بخشی از مقاله
چکیده:
در این پژوهش از بسته کدهای محاسباتی WIMSD5B و CITVAP به منظور انجام محاسبات نوترونیک استفاده
شده است. طراحی نوترونیک شامل محاسبه انواع پارامترهای نوترونی نظیر، توزیع توان و شار نوترونی، اثر سموم نوترونی، اثر میله های کنترل، و بازتابنده میباشد. همچنین استراتژی بلند مدت مدیریت سوخت شامل تعیین پارامترهای سیکل تعادلی، مدل سازی عملیات سوخت گذاری و جابجایی مجموعههای سوخت، و نیز پارامترهای
مرتبط با حدود کاری و ایمنی قلب راکتور، شبیه سازی و تحلیل شده است. نتایج نشاندهده برقراری شرایط مطلوب اقتصاد نوترونی، اقتصاد بهرهبرداری، و ایمنی ذاتی طرح پیشنهادی میباشد.
.1 مقدمه:
راکتورهای تحقیقاتی نقش و جایگاه ویژهای در پیشبرد علوم و فنون هستهای دارا میباشند. امروزه از این راکتورها به منظور تولید اقتصادی و انبوه انواع رادیوایزوتوپهای صنعتی و پزشکی، آنالیز مواد به روش فعال سازی نوترونی، آزمون و تست مواد، تست سوخت، نوترون رادیوگرافی، تغییر رنگ جواهرات، پرتودرمانی نظیر درمان تومور با استفاده از جذب نوترونی در بور، داپینگ نوترونی قطعات نیمههادی به ویژه سیلیکن، و نیز انواع آزمونهای ایمنی هستهای نام برد
شکل 1 نشانگر شمای سه بعدی قلب راکتور و تجهیزات پرتودهی راکتور اپال - OPAL - کشور استرلیا، با طراحی و ساخت کمپانی INVAP کشور آرژانتین میباشد. استفاده چند منظوره اقتصادی و ایمن از راکتورهای مذکور نیازمند حصول شرایط نوترونی خاص می باشد. از آن جمله میتوان به حداقل شار نوتورن حرارتی 2*1014، یکنواختی و همگنی شار نوتورنی در محل پرتودهی، و نیز طول سیکل پرتودهی یکسان - با قابلیت تحویل منظم تحت تقاضای مشتری - ، و نیز طول سیکل کافی 2 - تا 4 هفته - در شار نوترونی مذکور - اشاره کرد
در پژوهش ارائه شده، سعی بر آن است؛ طرحی کارا و اقتصادی، از طراحی نوترونی یک راکتور تحقیقاتی چند منظوره - شکل - 2 مشابه راکتور تحقیقاتی تهران ارائه شود. سوخت این راکتور از نوع سوخت صفحه ای با غنای %20 - مشابه سوخت راکتور تحقیقاتی تهران - در دو نوع استاندارد - شکل - 3 و کنترل - شکل - 4 و با خنک کننده و کند کننده آب سبک میباشد .خاطر نشان میسازد؛ شکل 2 بیانگر طرحی منتخب از بین چندین طرح مورد بررسی بوده که به منظور تحلیل پارامتری در مقاله حاضر پیشنهاد شده است.
.1 روش پژوهش
در این پژوهش هدف انجام محاسبات دقیق نوترونیک به منظور برآورده سازی مجموعه شرایط مطلوب کاری ضمن رعایت حدود ایمنی و کاری راکتور، توسط طراحی نوترونیک قلب راکتور میباشد 1]و2و3و4و.[5 به منظور اعتبار سنجی کدها، الگوها، و فرآیند محاسباتی مورد استفاده، محاسبات اعتبار سنجی بر مبنای راکتور مقیاس 10 مگاواتی 7] IAEA و [8 و گزارشات آنالیز ایمنی راکتور تحقیقاتی تهران [6] و نیز داده های آزمایشگاهی در دسترس انجام گرفت
اثرات دمایی در تولید سطح مقاطع نوترونیک بر مبنای حصول شرایط کاری - ترموهیدرولیکی - پایا در راکتور تهران [6] انجام گرفت. سپس بازه دمایی مورد نیاز در محاسبات فیدبکهای دمایی - در طی انواع حوادث مبنای طراحی - بر اساس گزارش ضمیمه ایمنی راکتور تحقیقاتی تهران [11] در محاسبات اعمال شد.
در این محاسبات از کتابخانه WIMSD5B که در پروژه WLUP، در IAEA با 172 گروه انرژی به روز آوری شده است؛ استفاده شد. در نهایت سطح مقاطع بدست آمده، به سه گروه انرژی ذیل، به منظور انجام محاسبات قلب راکتور، توسط بسته کدهای محاسباتی MTR-PC متراکم سازی شد. در محاسبات قلب - پخش نوترون - ، بازه انرژی 0 الی0,625eV مربوط به نوترون های حرارتی، بازه0,625 eV الی0,821 MeV شامل نوترونهای فوق حرارتی، و بازه 0,821MeV الیMeV 10,0 شامل نوترونهای سریع لحاظ شده است. شایان ذکر است؛ دلیل انتخاب مجموعههای پرتودهی - IR - در اطراف قلب، به حداقل رساندن تاثیر مجموعههای پرتودهی بر راکتیویته افزوده قلب و نیز اثر حرکت محوری میلههای کنترل بر نمونههای تحت پرتودهی به ویژه تولید رادیوداروهای صنعتی و پزشکی با رعایت اصول ضمانت کیفیت محصول1]، 2، 8، [10 میباشد
.2 نتایج محاسبات
جداول و شکلهای ذیل بیانگر آنالیز پارامتری انواع پارامترهای موثر در طراحی نوترونی قلب راکتور مذکور می باشند. جداول 1، 2، و 3 به ترتیب بیانگر اثر توان قلب راکتور بر روی شار نوتورنی پرتودهی، تولید زینان تعادلی، و پارامترهای کاری - از جمله طول سیکل، و اثر سموم نوترونی - می باشند. نتایج بیانگر انتخاب عدد مناسب بین 20 تا 30 مگاوات بر مبنای اقتصاد نوترونی میباشد.
شکل 5 نشانگر توزیع توان در حالت خروج کامل و شکل 6 بیانگر توزیع توان با فرض ورود 50 درصدمیله های کنترل میباشند. همچنین شکلهای 6 الی 9 بیانگر توزیع شار نوترونی سه گروهی بر روی قلب راکتور میباشند. جداول 3 الی 6 به ترتیب بیانگر تحلیل پارامتری نوترونی قلب راکتور 20 مگاواتی، تحلیل موادی و مکانی جاذب های کنترلی، و نیز تحلیل موادی و مکانی بازتابنده میباشند.
شکل - 5 توزیع توان راکتور قبل از ورود میله های کنترل
شکل - 6 توزیع توان راکتور قبل بعد از ورود میله های کنترل
