پایان نامه با کلید واژه های اندازه گیری، اطلاعات مربوط، تقسیم بندی

بوده و داخل آن را خنک کننده پر می کند، جنس غلاف این میله از
Zr + 1%Nb می باشد[6].
کانال هدایت کننده نیز میله ای است که تنها شامل یک غلاف بوده و داخل آن را خنک کننده پر می کند، جنس غلاف این میله از Zr + 1%Nb می باشد. در واقع کانال هدایت کننده جایگاه هدایت میله های کنترل به داخل قلب است. در صورتی که میله های کنترل بخواهند وارد قلب شوند در فضای کانال هدایت کننده وارد خواهند شد.
کانال اندازه گیری ساختاری شبیه دو میله بالا دارد. کاربرد این میله قرارگیری وسایل اندازه گیری از ظریق آن در داخل قلب می باشد.
شماتیک کانال هدایت کننده در شکل 4-6 نشان داده شده است.
شکل 4-6 : شماتیک کانال هدایت کننده[6].
4-1-5- مجتمع سوخت ( Fuel Assembly )
پس از توضیح راجع به میله های داخل قلب راکتور مرجع، نوبت به بحث در مورد مجتمع سوخت و انواع آن در قلب راکتور VVER-1000 می رسد.
مجتمع های سوخت شش گوش (Hexagonal ) هستند. به طور کلی در داخل هر مجتمع سوخت 311 عدد میله سوخت قرار می گیرد که بنابر نوع مجتمع سوخت ، نوع میله های سوخت داخل آن نیز متفاوت است.
متفاوت بودن میله های سوخت داخل مجتمع های سوخت به خاطر ایجاد توزیع توان یکنواخت در کل قلب است. در واقع با توجه به توزیع بسلی شار نوترون در راستای شعاعی در قلب، در جایی که میزان شار کم باشد از میله های سوخت با غنای بالاتر استفاده می شود که تاثیر کمبود شار در آن ناحیه کاهش یافته و در کل قلب توزیع توان یکسانی برقرار شود[6].
مجتمع های سوخت از نظر غنای میله های سوخت و نوع BAR بکار رفته در آن، به شش نوع متفاوت تقسیم بندی می شوند که عبارتند از :
1- مجتمع نوع 16 : سوخت با غنای 1.6درصد و بدون BAR.
2- مجتمع نوع 24 : سوخت با غنای 2.4 درصد و بدون BAR.
3- مجتمع نوع 36 : سوخت با غنای 3.3 و 3.6 درصد و بدون BAR.
4- مجتمع نوع 24B20 : سوخت با غنای 2.4 درصد و با BAR هایی که غلظت بور آنها 20 kg/m3 می باشد.
5- مجتمع نوع 24B36 : سوخت با غنای 2.4 درصد و با BAR هایی که غلظت بور آنها 36 kg/m3 می باشد.
6- مجتمع نوع 36B36 : سوخت با غنای 3.6 درصد و با BAR هایی که غلظت بور آنها 36 kg/m3 می باشد.
شکل 4-7 یک مجتمع سوخت را نشان می دهد.
شکل 4-7: یک مجتمع سوخت[6].
چنانچه پیشتر توضیح داده شد در داخل کانالهای هدایت کننده دو نوع میله قابلیت قرارگیری دارند، یکی میله های کنترل و دیگری BAR ها. BAR ها ثابت بوده ولی میله های کنترل بنابر شرایط راکتور تغییر مکان می دهند. لازم به ذکر است که در قلب راکتور دو نوع مجتمع سوخت حاوی میله کنترل وجود دارد :
1- مجتمع سوخت نوع 16 .
2- مجتمع سوخت نوع 24 .
جدول 4- 1 انواع مجتمع های سوخت، تعداد آنها در قلب ، غنای متوسط آنها و میله های سوخت موجود در آنها را نشان می دهد.
جدول 4- 1:مشخصات انواع مجتمع های سوخت در قلب راکتور مرجع[6].
نوع مجتمع سوخت
تعداد در قلب
%غنای متوسط
تعداد میله سوخت
(نوع 1)
تعداد میله سوخت
(نوع 2)
تعداد BAR
چگالی بور موجود در BAR
gr/cm3
16
54
1.6
311



24
31
2.4
311



36
36
3.62
245
(3.7%)
66
(3.3%)


24B20
6
2.4
311

18
0.02
24B36
30
2.4
311

18
0.036
36B36
6
3.62
245
(3.7%)
66
(3.3%)
18
0.036
4-1-6- قلب راکتور
از چیدمان شبکه های مختلف سوختی در کنار هم به گونه ای که ضامن یکنواختی توان در سطح قلب باشد قلب راکتور تشکیل می شود. در شکل 4-8 قلب راکتور نشان داده شده است.
جدول 4-2 مشخصات قلب راکتور مرجع را بیان میکند.
شکل 4-8 : قلب راکتور و چیدمان مجتمع های سوخت در آن[28].
جدول 4-2: مشخصات قلب راکتور مرجع[6].
مشخصه
مقدار
تعداد مجتمع های سوخت
163
ارتفاع قلب در شرایط کاری
Cm355
قطر معادل قلب
Cm316
متوسط دانسیته توان قلب
kW/lit 107.789
وزن اورانیوم
Kg79840
متوسط غنای سوخت در قلب
2.45
بیشینه نرخ تولید گرما در یک میله سوخت
W/cm 404
Burn up سوخت درسیکل 18 ماهه
MWd/ton(U) 40000
قسمت مهم دیگری که در تحلیل مسائل نوترونیک از اهمیت زیادی برخوردار است ساختار اطراف قلب است. اطراف قلب را محفظه ای از جنس Steel با نام Core barrel پوشانده است. Core barrel چند وظیفه مهم دارد. اولین وظیفه آن ایجاد فضایی برای قرار دادن شبکه های سوختی در قلب می باشد. دومین وظیفه هدایت سیال خنک کننده (آب) از میان مجتمع های سوخت است که این کار توسط سوراخ هایی که در زیر آن قرار دارد صورت می گیرد. خنک کننده با عبور از این سوراخ ها وارد قلب می شود، اندازه ای سوراخ هابر حسب شرایط مکانی در قلب متفاوت است. در واقع بوسیله تغییر اندازه این سوراخ ها و تغییر دبی خنک کننده در قسمت های مختلف سعی شده است شرایطی مناسب برای رسیدن به توان خروجی یکسان در قلب ایجاد شده و خنک کننده خروجی در همه قسمت ها دارای دمای یکسانی باشد. سایر اطلاعات مربوط به راکتور مرجع در جدول 1-1 در فصل اول آورده شده است.
حال که اجزا قلب راکتور مرجع توصیف شد، برای انجام شبیه سازی ، لیست مواد تشکیل دهنده اجزا قلب را استخراج کرده و با انجام محاسبات درصد های وزنی ایزوتوپ های مواد مختلف تشکیل دهنده اجزا قلب رابدست می آوریم تا داده های مورد نیاز ورودی کد MCNP
که در قسمت Data card باید وارد شود آماده گرد ند.
4-2- محاسبات مربوط به مواد تشکیل دهنده اجزا قلب راکتور
با توجه به موارد و نکات ذکر شده و با استفاده از مدارک PSAR و FSAR مربوط به نیروگاه VVER-1000 بوشهر در این قسمت محاسبات نوترونیک قلب راکتور آماده میگردد.
4-2-1- محاسبات مربوط به میله سوخت
دانسیته سوخت در داخل قلب راکتور در حدود gr/cm310.7-10.4می باشد، در محاسبات میانگین دانسیته سوخت به عنوان مرجع در نطر گرفته می شود که این مقدار برابر با 10.5 gr/cm3 است.
با توجه به ترکیب سوخت، (UO2)، و غنای سوخت متفاوت در میله های سوخت مختلف، درصد های وزنی U235 ، U238 و O16 به صورت زیر محاسبه می شوند.
برای بدست آوردن درصد وزنی ایزوتوپ i ام ابتدا باید درصد وزنی U را در UO2 بدست آوریم، اگر ϵ نماد غنای سوخت باشد.
1/M_U =∈/M^235 +(1-∈)/M^238 (“24″)
(U)”درصد وزنی اورانیوم” ≡β_U =M_U/M_(〖UO〗_2 ) (“25”)
U^235 “درصد وزنی” ≡〖∈β〗_U (“26”)
U^238 “درصد وزنی”≡(1-〖∈)β〗_U (“27”)
O^16 “درصد وزنی ” ≡β_(O_2 ) =M_(O_2 )/M_(〖UO〗_2 ) (“28″)
با توجه به روابط بالا درصد وزنی ایزوتوپ های سوخت محاسبه می شود. همانگونه که قبلا گفته شد میله های سوخت با چهار غنای مختلف در قلب وجود دارند. نتایج محاسبات مربوط به چهار غنای مذکور در جدول 4-3 ذکر شده است.
جدول 4-3 : نتایج محاسبات مربوط به درصدهای وزنی اجزا تشکیل دهنده سوخت.
%غنای میله سوخت
درصد وزنی U235
درصد وزنی U238
درصد وزنی O16
1.6
0.01393
0.86759
0.11848
2.4
0.02089
0.86061
0.11850
3.3
0.02873
0.85276
0.11851
3.7
0.03222
0.84927
0.11851
ماده دیگر موجود در میله های سوخت غلاف میله می باشد که از ترکیب Zr ، Nb تشکیل شده است که درصد وزنی هر کدام از این عناصر عبارتند از:
Nb”درصد وزنی” =1%
Hf”درصد وزنی”=99% (“29”)
دانسیته غلاف برابر 6.55×〖10〗^3 kg/m^3 است.
4-2-2- محاسبات مربوط به میله جاذب سوختنی (BAR )
BAR ها با توجه به اینکه در مجاورت چه نوع میله سوختی قرار می گیزند به سه نوع تقسیم می شوند. BAR ها شامل دو دانسیته مختلف بور در سیکل اول راکتور می باشد که عبارتند از: 20 kg/m^3 و 36 kg/m^3 . که با توجه به بخش 4-1-4 ، مجتمع سوخت های 24B20 ، 24B36 و 36B36 را خواهیم داشت.
ساختار BAR ها از جنس CrB2+Al است و دانسیته ماده جاذب داخل این میله ها عبارتند از : 2.8×〖10〗^3 kg/m^3 .
ایزوتوپ های کروم و ایزوتوپ های بور همراه با فراوانی هایشان در جدول 4-4 آمده است.
آلومنیوم به صورت (_13^27)Al مورد استفاده قرار می گیرد.
وزن های اتمی کروم و بور به ترتیب ،59.996 amu و 10.811 amu می باشتد.
جدول 4-4 : ایزوتوپ های کروم و بور و فراوانی هایشان به ترتیب در Cr وB [32].
ایزوتوپ
وزن اتمی، amu
درصد فراوانی
(_24^50)Cr
49.95122
4.31
(_24^52)Cr
51.9405
83.76
(_24^53)Cr
52.9407
9.55
(_24^54)Cr
53.9389
2.38
(_5^10)B
10.01294
19.78
(_5^11)B
11.00931
80.22
برای محاسبه درصد های وزنی ایزوتوپ ها مذکور در ترکیب BAR ها به صورت زیر عمل می کنیم.
N^B=ρ^B×A_v/M^B (“30”)
N^(B^10 )=ρ^(B^10 )×A_v/M^(B^10 ) (“31”)
N^(B^11 )=ρ^(B^11 )×A_v/M^(B^11 ) (“32”)
Bدر B^10 “درصد وزنی” ≡r=M_(_5^10)B /M_B (“33”)
ρ^(B^10 )= rρ^B (“34”)
ρ^(B^10 )=(1-r)ρ^B (“35”)
N^Cr=1/2 ×N^B=1/2 ( N^(B^10 )+N^(B^11 )) (“36″)
Cr”درصد وزنی ” =(N^Cr×M_Cr)/(A_v×ρ_mix ) (“37″)
(_24^i)Cr”درصد وزنی ”
=(( (_24^i)Cr”درصد فراوانی” )/100)×(M_(_24^i)Cr /M_Cr )
×( Cr”درصد وزنی” )
i=50, 52, 53, 54 (“38″)
B”درصد وزنی” =(N^B×M_B)/(A_v×ρ_mix ) (“39″)
(_5^i)B”درصد وزنی ”
=((abandance percent of (_5^i)B)/100)×(M_(_5^i)B /M_B )
×( B”درصد وزنی ” )
i=10, 11 (“40”)
نتایج محاسبات درصدهای وزنی ایزوتوپهای مزبور برای دو غلظت بور در جدول 4-5 آمده است.
جدول 4-5 : نتایج محاسبات درصدهای وزنی ایزوتوپها (BAR ).
ایزوتوپ
درصد وزنی در ماده جاذب
غلظت بور 20 kg/m^3
درصد وزنی در ماده جاذب
غلظت بور 36 kg/m^3

دیدگاهتان را بنویسید