بخشی از مقاله
خلاصه
شکافت سریع بر روي طراحی راکتورهاي حرارتی و همچنین مدت زمان بهرهبرداري آنها تاثیرگذار است. در این مقاله، ضریب شکافت سریع - - ε راکتور آموزشی - سیمولاتور - دانشگاه خلیج فارس تخمین زده میشود. محاسبات حاضر نشان میدهند مقدار این ضریب در محدوده 1.04≤ε ≤1.06 می باشد.
.1 مقدمه
پارامتر شکافت سریع بر روي طراحی راکتورهاي حرارتی و همچنین مدت زمان بهرهبرداري - با توجه به نسبت زایش سوخت - تاثیرگذار است. در قلب راکتورهایی که با سوخت با غناي کم کار می کنند، به ازاي مقادیر زیاد عمق مصرف سوخت کسر قابل توجهی پلوتونیم تولید میشود که به تبع آن محاسبه کسر انرژي تولیدي حاصل از آن پیچیده میشود.
بسته به نوع راکتور، مقدار ضریب شکافت سریع - - εحدوداً 1.02 تا 1.08 می باشد .[1] با توجه به اینکه مقادیر شار نوترون سریع در میلههاي سوخت به نسبت بالاترند، مقادیر ε در قلب راکتورهاي ناهمگن بیش از راکتورهاي همگن میباشد. در این مقاله، بطور تخمینی به محاسبه ضریب ε براي راکتور آموزشی دانشگاه خلیج فارس میپردازیم.
.2 روش کار و محاسبات
راکتور آموزشی دانشگاه خلیج فارس - با نام اختصاري - UTRS-1J شبیه مدل غربی - راکتور وستینگهاوس - میباشد. این سیمولاتور یک راکتور حرارتی تحت فشار 155 بار و داراي توان 100 MWth است. قلب راکتور مشتمل بر 21 عدد مجتمع سوخت - نوع خوشهاي - میباشد. هر یک از این خوشهها، داراي چیدمان مکعبی 17×17 - شامل 264 عدد میله سوخت، 24 لوله هادي و یک کانال اندازهگیري پارامترهاي قلب - می باشند. 9 عدد از مجتمعها داراي میلههاي کنترل و ایمنی هستند. عرض قلب راکتور حدود 107.5 سانتیمتر و ارتفاع ناحیهي فعال آن حدود 120 سانتیمتر میباشد. در شکل 1، برش عرضی قلب نشان داده شده است.
شکل – 1 برش عرضی قلب راکتور .[2] UTRS-1J در این شکل میلههاي سوخت، کانال اندازهگیري پارامترهاي قلب و همچنین لولههاي هادي میلههاي کنترل نشان داده نشدهاند. ضریب شکافت سریع تأثیرپذیر از - 1 - حجم نسبی آب به سوخت، - 2 - شبکه سوخت و کندکننده، - 3 - فاصله بین میلههاي سوخت، - 4 - شعاع میله، - 5 - المانهاي سوخت، - 6 - نوع کندکننده، - 7 - چگالی سوخت، - 8 - غلظت هستههاي شکافت پذیر - در اینجا اورانیوم - 235 و - 9 - موقعیت میله سوخت درون شبکه میباشد. در واقع، مقادیر این ضریب در نقاط مختلف قلب متفاوت است.
با این وجود، در اینجا مقدار میانگین ضریب یادشده به کمک روابط زیر محاسبه میگردند 3]و:[4 که در آنها، ρW چگالی آب، VWحجم آب در قلب، VUحجم سوخت - فلز اورانیوم - ، VCحجم غلاف - ٤ - Zr- میباشند. رابطه 1 براي راکتورهاي آبی تحت فشار داراي سوخت با غناي کم کاربرد دارد .[3] رابطه 2 بیشتر براي سیستمهاي شبههمگن استفاده میشود .[4] در جدول 1، مقادیر برخی از پارامترهاي فیزیکی راکتور دانشگاه خلیج فارس داده شدهاند.
.3 نتایج
در جدول 2، مقادیر حجم و چگالی آب درون قلب راکتور و همچنین حجمهاي اشغال شده توسط سوخت و غلاف داده شدهاند. در این کار با توجه به دماي کاري راکتور - دماي میانگین حدود 305 درجه سانتیگراد - ، مقادیر کمیتها در روابط 1 و 2 جایگزین میشوند. براي محاسبه دقیق حجم المانهاي قلب، موقعیت میلههاي کنترل نیز لحاظ شدهاند. در جدول 3، نتایج حاصل از محاسبات تخمینی ضریب شکافت سریع راکتور مورد پژوهش ارایه شدهاند.
