بخشی از مقاله
چکیده:
در سالهای اخیر تمایل به ساخت رآکتورهایی پیشرفته و ایمنی بالا به دلیل نیاز به واحدهای تولیدی در شبکه های برق بخصوص در شهرهای کم جمعیت در حال افزایش می باشد. از مشخصه های اصلی این رآکتورهای پیشرفته می توان به ایمنی ذاتی بالا، سادگی تجهیزات، زمان بهره برداری بیشتر،عدم نیازبه سوختگذاری به مدت چند سال، بازدهی بالاتر، هزینه بهره برداری کمتر اشاره نمود.
در این تحقیق، به بررسی رفتار نوترونی قلب رآکتور پیشرفته با خنک کننده سرب ALFRED پرداخته می شود. هدف از انجام محاسبات نوترونی قلب یک راکتور، محاسبه توزیع شار نوترون در قلب و محاسبه ضریب تکثیر موثر می باشد. جهت انجام محاسبات نوترونی از کد MCNPX 2.6 استفاده خواهد شد.
مقدمه:
در طول تاریخ، انرژی همواره برای پیشرفت انسانها نقشی اساسی داشته است. به منظور پیشرفت انرژی هسته ای برای برطرف کردن نیاز انرژی آینده، ده کشور آرژانتین، آفریقای جنوبی، آمریکا، انگلستان, برزیل، ژاپن، سوئیس، فرانسه، کانادا و کره در یک همکاری بین المللی - Generation IV International Forum, GIF - برای تحقیق در مورد نسل آینده سیستم های انرژی هسته ای که با نام نسل چهارم شناخته می شوند، با هم به توافق رسیدند .[1] این راکتورها قرار است پس از سال 2030 وارد بازار شوند.
تغییرات بنیادی در پیکربندی سی ستم ها و شکل های راکتورهای قدیمی منجر به تولید راکتورهای جدید شد که این راکتورها نیازمند تو سعه و تحقیق بنیادی، برر سی های دقیق و ساخت واحدهای نیمه صنعتی می باشند. قابلیت های راکتورهای نسل چهارم علاوه بر تولید الکتریسیته، نمک زدایی آب دریا و کاربردهای حرارتی می با شد. در سال 2000 ک شورهای مؤ سس GIF اولین نشست خود را برای بحث در مورد ضرورت انجام تحقیقات برای طراحی راکتورهای نسل بعدی، تشکیل دادند.
پس از آن، راهکاری برای جهت دهی به فعالیت ها تهیه شد و م سئولیت اجرایی آن بر عهده گروه واب سته به وزارت انرژی ایالات متحده قرار گرفت.در این تحقیق، به برر سی رفتار نوترونی قلب رآکتور پیشرفته با خنک کننده سرب ALFRED پرداخته می شود. هدف از انجام محاسبات نوترونی قلب یک راکتور، محاسبه توزیع شار نوترون در قلب و محاسبه ضریب تکثیر موثر می باشد.
با توجه به لزوم انجام محاسبات دقیق نوترونی،ابتدا نیاز است هندسه واقعی قلب، ترکیب و غنای سوخت، گام شبکه، شعاع و ارتفاع میله های سوخت، ترکیب ومکان جاذب های سوختنی، انواع و مکان قرار گیری میله های کنترل، آرایش مجتمع های سوخت در قلب رآکتور،بازتابنده های شعاعی و محوری، تعیین وم شخص گردند. جهت انجام محا سبات نوترونی از کد MCNPX استفاده خواهد شد. در کد MCNPX با بهره گیری از روش آماری مونت کارلو این محاسبات صورت می پذیرد.
شش راکتور زیر به عنوان راکتورهای نسل چهار انتخاب شده اند :
- Gas Cooled Fast Reactor - GFR - .
- Lead Cooled Fast Reactor - LFR - .
- Molten Salt Reactor - MSR - .
- Sodium Cooled Fast Reactor - SFR -
- Supercritical Water Cooled Reactor - SCWR - .
- Very High Temperature Reactor - VHTR -
رآکتور سرب مذاب - LFR - یکی از 6 راکتور پیشرفته نسل چهارم است. در چند سال اخیر این نوع راکتور علاقه بسیاری را به خود جلب کرده است و اخیرا کشورهایی مانند: روسیه، آمریکا، اتحادیه اروپا و ... به تحقیق پیرامون این موضوع علاقه نشان داده اند.
سیستم های LFR دارای قابلیت مدیریت بسیار عالی مواد به دلیل استفاده از طیف نوترون سریع می باشند و از یک چرخه سوخت بسته برای تبدیل کارآمدتر اورانیوم زایا استفاده می کنند. همچنین می تواند به عنوان یک سوزاننده اکتینیدها از سوخت های مصرف شده راکتورهای آب سبک - LWRs - را مصرف نمایند و یا به عنوان یک "راکتور آدیاباتیک" - قادر به سوزاندن پسماندهای آکتینیدی تولیدی خود - استفاده شوند.
روش کار:
معرفی تکنیکی راکتور ALFRED
همانطور که بیان شد برنامه رآکتور ALFRED - Advanced Lead-cooled Fast Reactor European Demonstrator - در چارچوب پروژه LEADER می باشد. هدف از پروژه ALFRED تجزیه و تحلیل جنبه های مختلف فن آوری خنک
کننده سرب در راکتورهای سریع می باشد. بطوریکه این پروژه نقش بسیار مهمی را به عنوان Technology Demonstrator Reactor - در زنجیره کلی این تکنولوژی بازی کند.
طرح رآکتور ALFRED شامل یک رآکتور سریع با توان 125 مگاوات الکتریکی و با خنک کننده سرب می باشد. در شکل - 1 - نمایی از این رآکتور نشان داده شده است.
شکل - 1 - نمایی از رآکتور >3@ ALFRED
برخی از پارامترهای هندسی رآکتور ALFRED در جدول 1 آورده شده است. قلب این رآکتور دارای یک شبکه شش ضلعی شامل 171 بسته سوخت - FA - ، 12 میله کنترل - CR - ، 4 میله ایمنی - SR - و 108 میله خالی می باشد. نمایی از قلب این رآکتور در شکل - 2 - نشان داده شده است.
