بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش کد ساده و کارآمد محاسبات مصرف سوخت انواع PWR - با غنای متوسط قلب کمتر از - 5% با نام SUDEPLET - Shiraz University DEPLETion code - توسعه یافت. در اینجا مفاهیم فیزیکی و روشهای تقریبی مورد استفاده در آن آورده شده است.
توانمندیهای برجسته این کد شامل انجام محاسبات مصرف سوخت بدون نیاز به هندسه پیچیده قلب راکتور، توانایی محاسبه کاهش راکتیویته قلب صرفاً بر اساس مصرف سوخت در طول زمان - که در بدست آوردن غلظت اسید بوریک یا مکان میلههای کنترل در قلب، سودمند است - و نمایش مقادیر جرمی پارههای شکافت بر حسب عدد جرمی و عدد اتمی است. برای راستی آزمایی نیز نتایج SUDEPLET با نتایج کد مستقل ORIGEN2.1 مقایسه شده است.
مقدمه
هدف اصلی این پژوهش توسعه یک کد کامپیوتری برای بدست آوردن مصرف سوخت راکتور PWR با غنای متوسط قلب کمتر از 5% برای چهار سیکل عملیاتی راکتور است. برای توسعه این کد، از زبان C# استفاده شده است. یک راکتور PWR شامل مجتمعهای مختلف سوخت UO2 - مخلوطی از سموم سوختنی یا/و میلههای جاذب سوختنی - است.
اورانیوم که شامل ایزوتوپهای 235U و 238U است - از عنصر 234U صرفنظر میشود - بر اثر مصرف سوخت در طول سیکل تبدیل به ایزوتوپ های مختلفی از جمله ایزوتوپهای پلوتونیوم، پارههای شکافت و عناصر فرا اورانیومی میشود. بر اساس فیزیک مسئله در زنجیرههای تولید و مصرفی که به وجود می آید، میتوان یک دستگاه معادلات ODE مرتبهی اول وابسته به زمان تشکیل داد. SUDEPLET با حل این معادلات تغییر غلظت ایزوتوپها را بدست میآورد. در این کد چهار گروه انرژی نوترون1 در دستگاه معادلات ODE لحاظ شدهاست. کدORIGEN نیز در محاسبات مصرفسوخت خود از همین روشهای قطعی استفاده میکند
فرضیات و مفاهیم فیزیکی
فرضیات فیزیکی و تقریبهای استفاده شده در SUDEPLET شامل موارد زیر است :
- 1 بطور کلی سطح مقطع یک واکنش تابع انرژی و نوع ماده است و لازم است که تغییرات آن در محدوده
انرژی موردنظر و برای یک ماده مشخص، معلوم باشد. نرخ واکنش فرایند α با رابطه زیر بیان میشود:
چرخه انرژی نوترون در یک راکتور حرارتی، از نوترونهای شکافت - ناحیه سریع - تا نوترون-های حرارتی جذب شده در سوخت UO2 - شکافت بعدی - را شامل میشود. با استفاده از مفاهیم پایهای فوق، تمرکز ما روی سطح مقطع ناحیه حرارتی 0/0253 eV - الی - 10-5 eV است ولی با درنظر گرفتن سایر پارامترهای قلب راکتور - جدول - 1، سهم رزونانس و نواحی انرژی سریع نیز به حساب آورده شده است.
همچنین بعنوان نمونهای از حساسیت کد SUDEPLET به پارامترهای این جدول، میتوان به تغییر ε به اندازه 0/1 و در نتیجه تغییر Burnup به میزان 6t MWdU در طول یک سیکل اشاره کرد. میزان تغییرات برای p نیز به همین صورت است.
