مجید حسینلو
-
باز طراحی قلب راکتور تحقیقاتی تهران با استفاده از سوخت صفحه ای UO2
سوخت UO2 کارامل یک نوع از سوخت های جدید محسوب می شود که با غنای کاهش یافته برای استفاده در راکتورهای تحقیقاتی با چگالی توان بالا مناسب می باشد. کاهش ضخامت و صفحه ای بودن سوخت های کاراملی باعث افزایش انتقال حرارت و پایین آمدن دمای سوخت می گردد. از کد MCNP برای بررسی های نوترونی سوخت کاراملی و مقایسه آن با پارامترهای نوترونی راکتور تحقیقاتی تهران استفاده گردیده است و همچنین از نرم افزار مهندسی ANSYS با استفاده از روش المان محدود (FEM)، کارایی حرارتی سوخت کاراملی ارزیابی شده است. در این پژوهش، کمیت مهم و قابل ارزیابی نوترونی، بررسی راکتیویته و ضریب تکثیر موثر قلب و همچنین ضرایب قله توانی شعاعی و شار نوترون حرارتی قلب راکتور باز طراحی شده می باشد. نتایج به دست آمده از قلب راکتور باز طراحی شده با سوخت کاراملی با نتایج راکتور تهران با سوخت از جنس U3O8-Al بررسی شده است. باتوجه به نتایج به دست آمده، می توان بیان کرد که سوخت های کاراملی از لحاظ حرارتی باعث افزایش انتقال حرارت و پایین آمدن دمای سوخت شده و همچنین از لحاظ نوترونی با درصد غنای پایین تری نسبت به سوخت بارگذاری شده در قلب راکتور تهران به راکتیویته موردنظر در ابتدای سیکل می رسد.
کلید واژگان: سوخت کاراملی، تحلیل مکانیکی، تحلیل حرارتی، راکتور تهران، شبیه سازی نوترونی، مونت کارلوRedesign of Tehran Research Reactor Core by using UO2 Plate FuelCaramel UO2 fuel is a new type of fuel that is suitable for use in high power density research reactors with reduced fuel enrichment. Reducing the thickness and flatness of caramel fuels increases heat transfer and reduces the fuel temperature. The purpose of this study is to investigate the neutronic and thermal-hydraulics properties of caramel fuel. The MCNP nuclear code have been used to analysis the neutronic parameters of caramel fuel and compare it with the neutron parameters of Tehran research reactor. Also, ANSYS engineering software using finite element method (FEM), thermal-hydraulics and mechanical efficiency of caramel fuel has been evaluated. In this research, the important and measurable quantity of neutrons is the study of reactivity and effective multiplication factor of the core of the redesigned open reactor, and in the mechanical analysis of fuel, stress and strain phenomena are obtained. The results obtained from the open reactor designed with caramel fuel have been investigated with the results of Tehran reactor with U3O8-Al fuel. According to the results, it can be said that caramel fuels in terms of heat increase heat transfer and lower fuel temperature, and also in terms of neutrons with a lower percentage of enrichment than the fuel loaded in the core of the Tehran reactor to the desired and to arrives at the beginning of the cycle.
Keywords: Caramel Fuel, Thermal-Hydraulic Analysis, Tehran Reactor Core, Neutronic Simulation, Monte-Carlo -
راکتورهای SMR بدلیل کوچک و قابل حمل بودن و همچنین بعنوان پیشران هسته ای مورد توجه فراوان در چند سال اخیر قرار گرفته اند. دراین پژوهش مجتمع سوخت راکتور VVER-1000 به عنوان مبنا قرار داده شده و با روش ها و استدلال های خاصی فشرده و کوچک شده است. دراین تحقیق یک مجتمع سوخت بدون بور محلول و با تکیه بر جاذب های سوختنی مناسب جهت بکار گیری در قلب راکتور های SMR، طراحی و پیشنهاد شده است. ازچشم اندازها و اهداف این پژوهش به حذف اسیدبوریک از خنک کننده، تعیین تعداد میله های سوخت و ابعاد آنها کانال های راهنما درون مجتمع سوخت، تعیین چیدمان بهینه میله های سوخت و کانال های راهنما درون مجتمع سوخت، حفظ نسبت حجم سوخت به کندکننده و تعیین ابعاد مناسب مجتمع سوخت شش وجهی بدون بور برای به کارگیری در راکتورهای SMR اشاره کرد. از چالش های این طراحی حفظ نسبت حجم سوخت به کندکننده مجتمع سوخت مبنا برای مجتمع سوخت بدون بور طراحی شده به منظور حفظ گام میله های سوخت بود که با رعایت نکات نوترونیکی و ایمنی مرتفع گردید. طول سیکل مورد نظر برای مجتمع سوخت طراحی شده حدود 40 ماه بوده است که به این منظور غنای سوخت %6/6 تعیین گردیده است. باتوجه به افزایش غنای سوخت در قلب راکتورهای SMR، راکتیویته در ابتدای سیکل بسیار بالاست، درنتیجه نیاز به جبران این راکتیویته می باشد. باتوجه به این نکات، یکی از مهمترین چالش ها در طراحی مجتمع سوخت، کنترل راکتیویته درابتدای سیکل، طول سیکل و یکنواختی توزیع توان، درغیاب اسیدبوریک بود که با طراحی مناسب جاذب سوختنی گادالینیا مرتفع گردید. مجتمع سوخت بدون بور طراحی شده دارای 156 میله سوخت، 12 کانال راهنما و 1 کانال مرکزی می باشد. لازم به ذکر است که برای شبیه سازی مجتمع های سوخت و همچنین اطمینان از روند صحیح طراحی از کدهای MCNP و WIMS استفاده شده است.کلید واژگان: راکتورSMR، مجتمع سوخت بدون بور محلول، مجتمع سوخت شش ضلعی، جاذب سوختنیIn recent years SMRs have received a lot of attention due to their small size and portability, as well as some nuclear propulsion. In this research, VVER-1000 fuel assembly has been used as a basis and has been compacted and reduced by special methods and arguments. In this paper, a hexagonal fuel assembly without soluble boron and rely on suitable burnable absorbers has been designed and proposed for use in the SMRs. The objectives of this research are elimination of boric acid from the coolant, determine the number of fuel rods and guide channels inside the fuel assembly, determine the optimal arrangement of fuel rods and guide channels inside the fuel assembly, keeping the fuel to moderator ratio and determine the appropriate dimensions Boron-free hexagonal fuel assembly for use in SMR reactors. Also, one of the challenges of this design was to keeping the ratio of fuel volume to moderator of the VVER-1000 reactor fuel assemblies for SMR reactor, which was solved with neutronics and safety considerations. Due to the maintenance of the fuel volume to moderator ratio, pitch of fuel rods of the VVER-1000 reactor is also intended for the boron-free fuel assembly. Also the desired cycle length for the designed fuel assembly is about 40 month, for which the fuel enrichment has been set at 6.6%. According to increase in fuel enrichment in the SMR cores, the reactivity at the beginning of the cycle is very high, therefore, this reactivity needs to be compensated. One of the most important challenges and concerns in this research is the control of reactivity at the beginning of the cycle, during the cycle and the reduction of the radial power distribution In the absence of boric acid, the burnable absorber of gadolinium was solved problem with proper design. The designed boron-free fuel assembly has 156 fuel rods, 12 guide channels and 1 central tube. It should be noted that MCNP and WIMS codes have been used to simulate fuel assembly and also to ensure the correct design process.Keywords: Small modular reactor, soluble boron free fuel assembly, hexagonal fuel assembly, burnable absorber
-
یکی از موضوعات مهم در طراحی راکتور، توزیع انرژی نوترون ها یا طیف انرژی نوترون در قلب راکتور می-باشد، راکتورهای هسته ای بسته به نوع کاربرد، دارای سوخت هایی با غنای متفاوت می باشند. راکتورهای پیشران از جمله راکتورهایی هستند که باید پس از خاموشی دارای پیک زینان کمتری باشند تا توانایی روشن سازی راکتور در مدت زمان اندکی پس از خاموشی را فراهم باشد. به همین دلیل تعیین غنای صحیح سوخت ملزم به بررسی تاثیرات افزایش غنا بر طیف انرژی نوترون ها و سطوح مقاطع جذب میباشد. در این تحقیق ضمن صحت سنجی کتابخانه های کد WIMS جهت استفاده در سوخت هایی با غنای بالای 10 درصد، به بررسی تاثیر استفاده از سوخت با غنای بالای 10 درصد برطیف انرژی نوترون و سطوح مقاطع جذب بخصوص سطح مقطع جذب حرارتی زینان پرداخته شده است. بررسی نتایج نشان داد که افزایش غنا منجر به کاهش سطح مقطع جذب زینان و در نتیجه ی آن کاهش پیک زینان پس از خاموشی می شود
کلید واژگان: راکتورهای پیشران، سوخت با غنای بالا، طیف انرژی نوترون، سطح مقاطع ماکروسکوپیکOne of the most important issues in reactor design is the neutron energy or neutron energy spectrum at the reactor core. nuclear reactors have different fuel enrichment depending on the application. Propulsion reactors are among the reactors that must have lower xenon after shutdown to be able to turn on the reactor for a long time shortly after shutdown. Therefore, determining the correct enrichment of fuel is required to study the effect of increasing enrichment on the energy of neutrons and absorption cross sections.In this paper, while validating WIMS code libraries for use in fuels with a enrichment of more than 10%, the effect of using fuels with a enrichment of more than 10% on the neutron energy spectrum and absorption cross sections, especially the thermal absorption cross section of xenon Has been investigated. The results showed that the increase in enrichment leads to a decrease in the cross-section of Xenon absorption and as a result, a decrease in Xenon peak after shutdown.
Keywords: propulsion reactors, high enrichment fuel, neutron energy spectrum, macroscopic cross section
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.