مقدمه

در اکثر راکتورهای تحقیقاتی از نوع MTR از سوختهای صفحهای تخت استفاده می گردد، که استفاده از این نوع سوخت برای انتقال حرارت مناسب و رسیدن به قلبی شبه همگن و دارا بودن بالاترین سطح شار نوترون میباشد. هندسه قلب به دلیل تخت بودن سوخت در این نوع از راکتورها مربعی میباشد، که این هندسه نسبت به هندسه دایرهای، باعث از دست رفتن اقتصاد نوترونی در درون قلب و غیر یکنواختی بیشتر در توان حرارتی تولیدی و مصرف سوخت میشود، و باعث افزایش فرار و کاهش شار نوترون در قلب و در نتیجه کاهش راکتیویته اضافی قلب میگردد. از طرفی غیر یکنواختی توان حرارتی در هندسه مربعی باعث افزایش فاکتور نقطه اوج قدرت۲ در قلب میشود که در هندسه دایرهای توان و مصرف سوخت یکنواختتر و فاکتور نقطه اوج قدرت کمتر میباشد که این به معنای افزایش ضریب ایمنی قلب از دیدگاه ترموهیدرولیک میباشد. به این منظور و برای نزدیکی هندسه قلب به هندسه دایرهای با شرط تخت بودن صفحههای سوخت، به طراحی

۱ Material testing reactor 2 Total power peaking factor

۸۰۰

مجتمع سوخت هگزاگونال پرداخته شد. این طراحی بر اساس مجتمع سوخت راکتور تهران با فرض ثابت بودن تمامی پارامترها اعم از جرم و ضخامتها در صفحهی سوخت، گام شبکه بین صفحات سوخت، نسبت مواد و دبی خنککننده برای هر مجتمع انجام شده است، و تنها هندسه مجتمع و طول صفحات سوخت تغییر یافته است. که در شکل((۱ نحوه چیدمان و طراحی بستههای سوخت مشخص میباشد.

روش کار

محاسبات و مدل سازی قلب با استفاده از مجموعه MTR_PC[1] (کدهای CITVAP[2] و (WIMS-D5 و کد MCNPX 2,6[3] انجام گرفت، که صحت نتایج با SAR[4] و دادههای تجربی مقایسه گردید، و تطابق قابل قبولی بین نتایج مشاهده شد. طراحی با توجه به ثابت نگه داشتن مقادیر سوخت و کندکننده در بستههای سوخت استاندارد و کنترل انجام گردید. یعنی نسبتهای مواد در سوخت، آلومینیوم و آب و همچنین گام شبکه بین صفحههای سوخت برای هر مجتمع ثابت فرض شده است. شکل فریمها به صورت هگزاگونال، و صفحات سوخت در۱۰ طول مختلف برای بستهی سوخت استاندارد۱ طراحی گردید. بستهی سوخت کنترل۲ نیز به همین صورت با دو محل برای میلهی کنترل با ابعادی برابر با راکتور تهران طراحی گردید. تعداد بستههای سوخت نیز در طراحی هگزاگونال ۱۹ عدد میباشد. سعی شده در طراحی فقط تغییر در هندسه صورت پذیرفته باشد تا معیار مناسبی از جهت مقایسه و بررسی پارامترهای نوترونیک با یکدیگر باشند.

شکل :۱ هندسه شبیه سازی شده

۱ Standard fuel element (SFE) 2 Control fuel element (CFE)

۸۰۱

نتایج

در ابتدا به منظور راست آزمایی۱، محاسبات قلب اول راکتور تهران با دقت بالا و به صورت سه بعدی با دادههای موجود در SAR2 راکتور تهران مقایسه گردید، که نتایج آن در جدول (۱) قرار داده شده است. سپس مدل سازی قلب هگزاگونال با دو کد MCNPX2,6 و CITVAP v3.2 انجام گردید.

جدول: ۱ محاسبات پارامترهای نوترونیک در قلب اول و مقایسه آن با داده های SAR راکتور تحقیقاتی تهران