فهرست مطالب

نشریه فناوری و انرژی هسته ای
سال دوم شماره 1 (پیاپی 5، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد خالوندی*، محمدباقر غفرانی، محمدرضا نعمت اللهی، حسن سعادتی صفحات 1-10

    در راکتورهای PWR عوامل مختلفی مانند افزایش یا کاهش برداشت حرارت از مدار اولیه، باعث بروز پدیده اختلاط سیال خنک کننده در محفظه فشار راکتور می شود. تعیین میزان اختلاط شکل گرفته از حیث حفظ ایمنی و کنترل راکتور بسیار حایز اهمیت است. در این پژوهش تست ترموهیدرولیکی اختلاط سیال خنک کننده در محفظه تحت فشار راکتور نیروگاه هسته ای بوشهر با نرم افزار ANSYS CFX 18.0 به صورت سه بعدی شبیه سازی شده است. در این تست، اختلاط سیال ناشی از کاهش برداشت حرارت از مدار اولیه توسط مدار ثانویه بررسی می شود. هدف این پژوهش محاسبه توزیع دمای سیال خنک کننده، ضرایب اختلاط (درصد اختلاط) بین حلقه های مدار اولیه و هم چنین تمام پارامترهای ترموهیدرولیکی سیال خنک کننده در تمام نقاط راکتور از جمله قلب که بسیار حایز اهمیت است، می باشد. بدین منظور هندسه کامل راکتور و اجزای داخلی آن به صورت دقیق مدل می شود و با استفاده از نرم افزار CFX، معادلات جریان داخل راکتور حل می گردد. معادلاتی که برای جریان حل می شوند، معادلات ناویر- استوکس متوسط گیری شده توسط رینولدز به همراه معادلات مدل آشفتگی دو معادله ای SST k-ω می باشد. با مقایسه نتایج به دست آمده حاصل از شبیه سازی و نتایج تجربی حاصل از تست راه اندازی مربوطه در نیروگاه بوشهر، متوسط خطای به دست آمده در محاسبه ضرایب اختلاط بین حلقه ها 6/45 درصد و برای ورودی قلب 10/92 درصد می باشد. این درصد خطا با توجه به کارهای مشابه و هم چنین ساده سازی های صورت گرفته در حین شبیه سازی، مطلوب و قابل اعتماد است.

    کلیدواژگان: اختلاط سیال، محفظه فشار راکتور، نیروگاه هسته ای بوشهر، توزیع دمای خنک کننده، ضرایب اختلاط، CFX
  • سعید زارع گنجارودی*، حسین خامه، نازنین زهرا راعی، احسان ظریفی، کامران سپانلو صفحات 11-17

    به دلیل مزایای فراوان راکتورهای ماژولار کوچک اعم از ایمنی بالا، تجاری سازی راحت تر، راندمان کاری بالاتر و دیگر موارد، جز برنامه های طراحی، توسعه و ساخت بسیاری از کشورهای جهان، به خصوص کشورهای پیشرو در صنعت هسته ای در برنامه تولید انرژی پایدار، ایمن و اقتصادی می باشد. از این رو، در این مقاله، سعی بر آن شده است تا نقش بازتابنده در تعیین پارامترهای کنترلی و نوترونی قلب راکتور ماژولار کوچک پیشرفته CAREM-25 با مدلسازی با استفاده ازکد MCNPX2.7.0 را تحلیل نمود. در این راستا، قلب راکتور در دو حالت وجود و عدم وجود بازتابنده مدلسازی گردید تا ضریب تکثیر، راکتیوته مازاد و توزیع شار نوترون در دو حالت محاسبه و مقایسه گردد. نتایج نشان داد، حجم قابل توجه آب به عنوان بازتابنده تاثیر زیادی در جمعیت نوترونی قلب این راکتور داشته و می تواند راکتیویته مازاد را در حدود (mK) 20 افزایش دهد.

    کلیدواژگان: راکتور ماژولار کوچک، CAREM-25، MCNPX2.7.0، شار نوترون
  • مسعود نظری* صفحات 18-36

    روش هماهنگ های کروی دوگانه (DPN) تقریبی مرسوم در بررسی معادله ترابرد نوترون در مسایل فیزیک راکتور است. در داخل یک راکتور در نزدیکی نقاطی که در آن ها ناپیوستگی های شدیدی در ویژگی های مواد اتفاق می افتد، مانند مرزهای خلا یا نواحی نزدیک جاذب های قوی، معمولا ناهمسانگردی بیشتری در توزیع زاویه ای شار نوترون ها مشاهده می شود. توصیف مناسب تر رفتار شار زاویه ای در چنین نقاطی مستلزم به کارگیری روش هایی مانند DPN است که به جای استفاده از یک بسط برای تمام جهت ها، مانند روش PN، از بسط های جداگانه برای جهت های مختلف حرکت نوترون ها استفاده می کنند. در این مقاله به حل معادله ترابرد یک بعدی و چندگروهی نوترون در دستگاه مختصات کارتزین با استفاده از تقریب DP1 پرداخته می شود. برای این کار ابتدا معادله های DP1 چندگروهی و شرایط مرزی مربوطه به دست آمده و بعد به صورت معادلات پخش چندگروهی نوشته می شوند که اصطلاحا آن ها را در اینجا معادلات DP1 ساده شده یا SDP1 می نامیم. سپس روش المان محدود برای حل عددی معادله های SDP1 به کار گرفته می شود. نتایج حاصل از روش ارایه شده برای چند مسیله آزمون مختلف در مقایسه با روش P3 مورد بحث قرار می گیرند.

    کلیدواژگان: معادله ترابرد نوترون، تقریب هماهنگ های کروی دوگانه، معادله پخش نوترون، روش المان محدود
  • علی ورچندی، محمدرضا عباسی*، سعید کردعلیوند صفحات 37-55

    در این مقاله از دو روش متفاوت RCM مبتنی بر قضاوت مهندسی و آنالیز آماری استفاده شده است و تاثیر اجرای این روش ها بر فرکانس ذوب قلب ارزیابی شده است.روش ترکیب FTA و FMEA بازگشتی برای ارزیابی تجهیزات و انتخاب تجهیزات بحرانی با توجه به عمق آنالیز مطلوب، مورد استفاده قرار گرفته است. در این روش با انجام چندباره ی FTA و FMEA در سطوح مختلف آنالیز نیروگاه، تجهیزات بحرانی با استفاده از معیار های ارزیابی ایمنی احتمالاتی (PSA)، شناسایی می شوند.برای محاسبه ی تاثیر اجرای RCM بر فرکانس ذوب قلب، تغییر عدم دسترسی تجهیزات ناشی از اجرای RCM در حادثه یSB-LOCA مدلسازی شده است. با استفاده از ارزیابی احتمالاتی ایمنی و نرم افزار SAPHIRE تاثیر عدم دسترسی تجهیزات در عدم دسترسی سیستم محاسبه شده است. سیستم VE به عنوان یکی از مهم ترین سیستم های حمایتی ایمنی در نیروگاه اتمی بوشهر برای مدلسازی و اجرای فرآیند RCM مورد استفاده قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: ارزیابی احتمالاتی ایمنی، تعمیر و نگهداری، قابلیت اطمینان، RCM، FMEA، FTA
  • امیرصادق نوع دوست* صفحات 56-64

    در این تحقیق یک مدل ریاضی به منظور بررسی رفتار دینامیکی قلب یک راکتور ماژولار کوچک با جریان گردش طبیعی بوسیله جعبه ابزار Simulink نرم افزار Matlab ارایه شده است. برای انجام این کار ابتدا معادلات سینتیک نقطه ای با در نظر گرفتن یک گروه نوترون های تاخیری در محیط Simulink به منظور بررسی رفتار نوترونیک وابسته به زمان قلب راکتور شبیه سازی شده که پارامترهای مهم این معادلات نظیر زمان تولید متوسط نوترون و کسر نوترون های تاخیری، ضرایب راکتیویته داپلر و کندکننده با استفاده از کد MCNPX محاسبه شده اند. همچنین به منظور بررسی فرآیند انتقال حرارت از سوخت به خنک کننده از مدل Mann’s به همراه ضریب انتقال حرارت یک بعدیDittus-Boelter استفاده شده و پس از کامل شدن مدل پیشنهادی پاسخ سیستم به اعمال یک راکتیویته پله مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. نتایج بدست آمده از این پژوهش نشان می دهد که مدل ارایه شده توانایی پیش بینی رفتار دینامیکی قلب یک راکتور ماژولار کوچک با جریان گردش طبیعی را دارد.

    کلیدواژگان: راکتور ماژولار کوچک، Simulink، MCNPX، مدل Mann’s، Dittus-Boelter
  • نیلوفر منوچهری چرامکانی، محمدرضا نعمت اللهی، محمدرضا رئوفت صفحات 64-71

    هدف پژوهش حاضر ارزیابی سایت های پیشنهادی جهت احداث راکتور تحقیقاتی پیشنهادی فارس می باشد. به دلیل این که راکتور تحقیقاتی پیشنهادی در حال طراحی مفهومی است و به راکتور تحقیقاتی تهران شباهت زیادی دارد، از مشخصات راکتور تحقیقاتی تهران استفاده شده است. در این پژوهش به کمک معیار های مکان یابی و استفاده از امکانات سامانه اطلاعات جغرافیایی، در محیط نرم افزار Arc Gis 10.4.1، برای سه منطقه شیراز، مرودشت و سروستان فرآیند مکان یابی صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد، سایت باجگاه در شهرستان شیراز، سایت ارجح جهت احداث راکتور تحقیقاتی فارس می باشد. روند انجام پژوهش حاضر می تواند به عنوان معیار و راهکاری برای سایت یابی سایر تاسیسات هسته ای مشابه به کار رود.

    کلیدواژگان: راکتور تحقیقاتی، انتخاب سایت، ارزیابی سایت، Arc Gis 10.4.1
|
  • Mohammad Khalvandi, MohammadBagher Ghofrani, MohammadReza Nematollahia, Hassan Saadati Pages 1-10

    There are different parameters such as increase or decrease of heat removal from primary circuit which affect the coolant mixing phenomena in the vessels of pressurized water reactors (PWRs). Determination of mixing level is very important from reactor safety and control aspects. In this study, the thermal hydraulic test of coolant mixing within the reactor pressure vessel of Bushehr nuclear power plant (BNPP) has been simulated (3-D modeling) using ANSYS CFX 18.0. In this test, the fluid mixing due to primary circuit heat removal decrease has been investigated and the goal of this research has been defined as finding the coolant temperature distribution, computing the primary circuit loops mixing coefficients and other thermal hydraulic parameters of coolant in the whole reactor zones specially the reactor core which is the most important. To achieve this, the geometry of whole reactor considering all components have been modeled and the governing equations of reactor flow field (the Reynolds Averaged Navier-Stokes equations utilizing SST k-ω turbulence model) have been solved in CFX. Comparison of simulation results and experimental results of BNPP startup test shows the average error of 6.45 % and 10.92 % for mixing coefficient of loops and core inlet, respectively. According to the implemented simplifications, the results have good accuracy.

    Keywords: Coolant mixing, Reactor pressure vessel, BNPP, Coolant temperature distribution, Mixing coefficient, CFX
  • Saeed Zare Ganjaroodi, Hossein Khameh, Nazaninzahra Raei, Ehsan Zarifi, Kamran Sepanloo Pages 11-17

    Due to the many advantages of small modular reactors, including high safety, easier commercialization, and higher efficiency, are the design, development and construction plans of many countries, especially the leading countries in the nuclear industry in the Stable, safe and economical energy production program. Hence, in this paper, an attempt has been made to analyze the role of reflectors in determining the control and neutronic parameters of the CAREM-25 advanced small modular reactor core using the code MCNPX2.7.0. code modeling. In this regard, the reactor core was modeled in two states of presence and absence of reflector to calculate and compare the K-factor, excess reactivity and neutron flux distribution in the both two states. Results illustrated that a significant volume of water as a reflector had a large effect on the neutron population of the core of this reactor and could increase the excess reactivity by about 20 (mK).

    Keywords: Small Modular Reactor (SMR), CAREM-25, MCNPX2.7.0, Neutron flux
  • Masoud Nazari * Pages 18-36

    The double-spherical harmonics method (DPN) is a common approximation in the study of the neutron transport equation in reactor physics problems. Inside a reactor near points where strong discontinuities in material properties occur, such as bare boundaries or areas near strong absorbers, there is usually greater anisotropy in the angular distribution of neutron flux. A more appropriate description of the angular flux behavior at such points requires the use of methods such as DPN, which utilize separate expansions for different directions of neutron motion instead of using a single expansion for all directions, as in the PN method. In this paper, the multigroup, one-dimensional neutron transport equation in the Cartesian coordinate system is solved using the DP1 approximation. To do this, first the multigroup DP1 equations and the corresponding boundary conditions are derived, then they are written in the form of multigroup neutron diffusion equations, which are here called the simplified-DP1 or SDP1 equations. The finite element method is then used to numerically solve the SDP1 equations. The results of the proposed method are discussed for several different test problems in comparison with the P3 method.

    Keywords: Neutron Transport Equation, Double-Spherical Harmonics Method, Neutron Diffusion Equation, Finite Element Method
  • Ali Varchandi, Mohammadreza Abbasi *, S. Kordalivand Pages 37-55

    Safety, reliability and maintenance are key issues in the operation of nuclear power plants. Proper and organized implementation of maintenance activities can provide a platform for the safe operation of the power plant.In This research we try to increase the reliability of power plant systems and equipment by optimizing maintenance activities by introducing the reliability-based maintenance method (RCM).In This article the different approaches in the RCM program implemented in nuclear power plants and tries to choose an operational and efficient method in Bushehr nuclear power plant. Hence, the conflicts between classical RCM and simple RCM have been raised and an attempt has been made to resolve these conflicts through a comprehensive model.In this paper, two different RCM methods based on engineering judgment and statistical analysis have been used and the effect of these methods on heart rate has been evaluated. The method of combining FTA and recursive FMEA to evaluate equipment and select critical equipment according to the depth of analysis Optimally, used. In this method, by performing FTA and FMEA repeatedly at different levels of power plant analysis, critical equipment is identified using probabilistic safety assessment criteria

    Keywords: PSA, Repair, maintenance, Reliability, FTA, FMEA, RCM
  • AmirSadegh Noe Doost * Pages 56-64

    In this research, a mathematical model for dynamic behavior of a small modular reactor core with natural circulation flow is presented by Simulink toolbox of Matlab software. First, point kinetic equation by considering one group delay neutron simulated in the Simulink environment to investigate the time dependent neutronics behavior that important parameters of this equation such as mean generation time, delay neutron, fuel and moderator reactivity coefficient are calculated using the MCNPX code. Mann's model with one-dimensional Dittus-Boelter heat transfer coefficient was also used to investigate the heat transfer process from fuel to coolant, and after completing the proposed model, the system's response to insert of a step reactivity was evaluated. The results of this research show that the proposed model has ability to predict the dynamic behavior of a small modular reactor core with natural circulation flow.

    Keywords: Small modular reactor, Simulink, MCNPX, Mann’s model, Dittus-Boelter
  • N.Manouchehri Charamakani, M. Nematollahia, M. Raoufat Pages 64-71

    The main purpose of the present study is the evaluation of the candidate sites for proposed Fars research reactor. Because the proposed research reactor is being designed conceptually and is very similar to the Tehran Research Reactor, the specifications of the Tehran Research Reactor have been used in this study. In this research with the help of site selection criteria and geographic information system utilities in Arc-Gis 10.4.1 software for three regions of Shiraz, Marvdasht and Sarvestan. The results show that Bajgah site in Shiraz region is the preferred site for Fars research reactor. The process of present research can be used as a methodology for site selection of other similar nuclear facilities.

    Keywords: Research reactor, Site Selection, Site evaluation process, Radioactive material dispersion