پایان نامه با کلید واژه های شبیه سازی، اطلاعات مربوط، اندازه گیری

(_24^50)Cr
0.000718
0.001292
(_24^52)Cr
0.014368
0.025863
(_24^53)Cr
0.001663
0.002993
(_24^54)Cr
0.000424
0.000763
(_5^10)B
0.00130
0.00233
(_5^11)B
0.00585
0.01052
(_13^27)Al
0.97568
0.95622
4-2-3- محاسبات مربوط به کانالهای هدایت کننده ، مرکزی و اندازه گیری
این سه نوع میله در واقع دارای ساختاری شبیه به همدیگر هستند. این کانال ها تنها شامل یک غلاف بوده و داخل آن را خنک کننده پر می کند، جنس غلاف این میله از
Zr + 1%Nb می باشد، که مانند درصدهای وزنی غلاف سوخت در نظر گرفته می شود.
4-2-4- محاسبات مربوط به میله های کنترل (CPS AR)
میله های کنترل همانگونه که قبلا توضیح داده شد و در شکل 4-5 مشخص است از دو ماده دیسپرسیوم تیتانایت ، Dy2O3TiO2 ، و کربید بور ، B4C ،تشکیل شده است.
ایزوتوپ های Dy همراه با فراوانی هایشان در جدول 4-6 آمده است.
تیتانیوم و کربن به صورت طبیعی در محاسبات مورد استفاده قرار می گیرند.
وزن های اتمی Dy وTi به ترتیب ،162.50 amu و 47.90 amu می باشند.
دانسیته مواد جاذب در درون میله های کنترل برای هر کدام از مواد جاذب در زیر شرح داده شده است:
B_4 C≡Boron Carbide : 1.7×〖10〗^3 kg/m^3
〖Dy〗_2 O_3 TiO_2≡Dispersiom Titanate : 4.9×〖10〗^3 kg/m^3
جدول 4-6 : ایزوتوپ های Dy همراه با فراوانی هایشان [32].
ایزوتوپ
وزن اتمی، amu
درصد فراوانی
(_66^156)Dy
155.9238
0.052
(_66^158)Dy
157.9240
0.090
(_66^160)Dy
159.9248
2.29
(_66^161)Dy
160.9266
18.88
(_66^162)Dy
161.9265
25.53
(_66^163)Dy
162.9284
24.97
(_66^164)Dy
163.9288
28.18
برای محاسبه درصد های وزنی ایزوتوپ ها به صورت زیر عمل می کنیم.
N^(B_4 C)=ρ^(B_4 C)×A_v/M^(B_4 C) (“41”)
M_(B_4 C)=〖4M〗_B+M_C (“42”)
N^B=4 ×N^(B_4 C) (“43”)
N^C=N^(B_4 C) (“44”)
B”درصد وزنی”=(N^B×M_B)/(A_v×ρ_(B_4 C) ) (“45″)
(_5^i)B”درصد وزنی” =(( (_5^i)B”درصد فراوانی” )/100)×(M_(_5^i)B /M_B )×( B”درصد وزنی” )
i=10, 11 (“46”)
N^(〖Dy〗_2 O_3 TiO_2 )=ρ^(〖Dy〗_2 O_3 TiO_2 )×A_v/M^(〖Dy〗_2 O_3 TiO_2 ) =1/2 × ρ^(〖Dy〗_2 ) (“47”)
Dy”درصد وزنی”=(N^Dy×M_Dy)/(A_v×ρ_(〖Dy〗_2 O_3 TiO_2 ) ) (“48″)
(_66^i)Dy”درصد وزنی”=(( (_66^i)Dy”درصد فراوانی” )/100)×(M_(_66^i)Dy /M_Dy )
×( Dy”درصد وزنی” )
i=156, 158, 160,161, 162, 163, 164 (“49”)
نتایج محاسبات درصدهای وزنی ایزوتوپهای مو جود در B4C ، در جدول 4-7 آمده است.
جدول 4-7 : نتیجه محاسبات درصد های وزنی موجود در B4C .
ایزوتوپ
درصد فراوانی
(_5^10)B
0.142105
(_5^11)B
0.640519
(_6^12)C
0.217376
نتایج محاسبات درصدهای وزنی ایزوتوپهای مو جود در Dy2O3TiO2 ، در جدول 4-8 آمده است.
جدول 4-8 : نتیجه محاسبات درصد های وزنی موجود در Dy2O3TiO2.
ایزوتوپ
درصد فراوانی
(_66^156)Dy
0.000126
(_66^158)Dy
0.000219
(_66^160)Dy
0.005644
(_66^161)Dy
0.046745
(_66^162)Dy
0.063602
(_66^163)Dy
0.063592
(_66^164)Dy
0.071072
(_8^16)O
0.62500
Ti
0.12500
جنس ماده تشکیل دهنده غلاف میله کنترل، ماده ای است که با نام 42XHM معروف است و از ایزوتوپ های زیر با در صد وزنی ذکر شده در جدول 4-9 ، تشکیل شده است.
ایزوتوپ های تشکیل دهنده غلاف میله کنترل و درصد های وزنی آنها در جدول 4-9 آمده است. ایزوتوپ های تشکیل دهنده barrel و درصد های وزنی آنها در جدول 4-10 آمده است.
جدول 4-9 : ایزوتوپ های تشکیل دهنده غلاف میله کنترل و درصد های وزنی آنها.
ایزوتوپ
درصد فراوانی
Nb
0.0400
Mo
0.1000
Fe
(_26^54)Fe
0.002811
(_26^56)Fe
0.045902
(_26^57)Fe
0.001116
(_26^58)Fe
0.000171
Ni
(_28^58)Ni
0.388388
(_28^60)Ni
0.155248
(_28^61)Ni
0.007161
(_28^62)Ni
0.022385
(_28^64)Ni
0.006819
Cr
(_24^50)Cr
0.009610
(_24^52)Cr
0.192441
(_24^53)Cr
0.022270
(_24^54)Cr
0.005678
جدول 4-10 : ایزوتوپ های تشکیل دهنده barrel و درصد های وزنی آنها.
ایزوتوپ
درصد وزنی
Fe
(_26^54)Fe
0.049467
(_26^56)Fe
0.807874
(_26^57)Fe
0.019647
(_26^58)Fe
0.003012
Cr
(_24^50)Cr
0.005014
(_24^52)Cr
0.100404
(_24^53)Cr
0.011619
(_24^54)Cr
0.002963
4-2-5- محاسبات مربوط به سیال خنک کننده در شرایط BOC
در این راکتور خنک کننده به صورت محلول اسید بوریک در آب می باشد، وظیفه اسید بوریک، کنترل قدرت راکتور بوده و درصد آن در وضعیت های مختلف متفاوت است.
از اسید بوریک برای کنترل راکتیویته استفاده می شود.
از این مکانیزم کنترل راکتیویته برای جبران راکتیویته ناشی از عواملی که به آهستگی ولی به صورت طولانی مدت بر کاهش راکتیویته ( به عبارتی دیگر توان ) اثر گذار هستند استفاده می شود که شامل پدیده هایی مانند مصرف سوخت، تولید محصولات شکافت با نیمه عمر بالا، گرم شدن قلب از حالت دمای محیط تا دمای کاری، تولید محصولات شکافت با نوترون خورندگی بسیار بالا نظیر زینان و ساماریوم می باشد. لذا از غلظت اسید بوریک در یک سیکل کاری 18 ماهه بتدریج کم می شود[12].
در شرایط ابتدای سیکل کاری راکتور,(BOC) برای راکتور مرجع در حالت توان 100درصد، غلظت اسید بوریک مقدار 6.64 gr/kg است ، که منظور این است که به ازای یک کیلو گرم آب 6.64 گرم اسید بوریک در نظر گرفته شده است.
محاسبات مربوط به درصدهای وزنی خنک کننده به صورت زیر است.
فرمول شیمیایی خنک کننده به صورت H2O +H3BO3 است. لذا اجزا تشکیل دهنده آن عبارتند از اکسیژن، هیدروژن و دو ایزوتوپ بور می باشند. در جدول 4-11 این عناصر و وزن های اتمی شان آورده شده است.
جدول4-11 : اجزا تشکیل دهنده سیال خنک کننده[32].
ایزوتوپ
وزن اتمی ، amu
درصد فراوانی در عنصر
(_8^16)O
15.9994

(_1^1)H
1.00

(_5^10)B
10.01294
19.78
(_5^11)B
11.00931
80.22
اگر γ_i در صد فراوانی ایزوتوپ i ام باشد.
M_B=γ_i/100 ∑▒M_(i ) (“50”)
B^i “درصد وزنی”=((“درصد فراوانی” B^i)/100)×((B^i ” وزن اتمی” )/Bوز”ن اتمی” )
×((H_2 O+H_3 BO_3 )در B”درصد وزنی” ) (“51″)
((H_2 O+H_3 BO_3 )در B”درصد وزنی” )=((H_3 BO_3 )در B”درصد وزنی” )×
((H_2 O+H_3 BO_3 ) در (H_3 BO_3 ) “درصد وزنی” ) (“52”)
((H_2 O+H_3 BO_3 ) در H “درصد وزنی” )=((H_2 O) در H”درصد وزنی” )+
( 〖 H〗_2 O+H_3 BO_3 در(H_3 BO_3 )از H “درصد وزنی” ) (“53″)
((H_2 O+H_3 BO_3 ) در O”درصد وزنی” )=
1-( “درصدهای وزنی” ) (“54″)
نتیجه محاسبات در جدول 4-12 آمده است.
جدول 4-12 : نتیجه محاسبات درصد های وزنی اجزا خنک کننده در BOC .
ایزوتوپ
درصد وزنی
(_8^16)O
0.887524
(_1^1)H
0.1114060
(_5^10)B
0.0001977
(_5^11)B
0.0008717
شایان ذکر است در شرایط ابتدای سیکل کاری راکتور میله های کنترل نوع 10 در ارتفاع 80 درصدی قرار دارند؛ یعنی اینکه وقتی میله کنترل در قلب قرار می گیرد فاصله انتهای میله کنترل تا انتهای قلب برابر 80 درصد ارتفاع قلب می باشد. این وضیعت که در راکتور مرجع وجود دارد در طراحی جدید با سوخت های حلقوی نیز لحاظ می شود.
اینک که در مراحل قبل اجزا قلب معرفی شد و درصدهای وزنی اجزا درون قلب محاسبه گردید به شبیه سازی قلب با وجود سوخت های حلقوی می پردازیم.
لازم به ذکر است که در رهیافت استفاده از سوخت های حلقوی ابعاد و مشخصات اجزا قلب نسبت به قلب مرجع تغییری نخواهد کرد، لذا تمامی محاسبات بالا در قلب جدید لحاظ می شود.
در بخش بعد به معرفی وشبیه سازی قلب پیشنهادی با مجتمع سوخت های حلقوی می پردازیم. تمامی شبیه سازی ها بوسیله کد MCNP انجام شده است.
4-3 – شبیه سازی قلب راکتورVVER-1000 با سوخت های حلقوی
در این تحقیق قلب راکتور VVER-1000 با مشخصاتی که پیشتر توضیح داده و محاسبه شد شبیه سازی شده است. البته به علت تقارن موجود در قلب راکتور یک ششم قلب شبیه سازی شده است.
لازم به ذکر است با توجه به توضیحات داده شده، ابعاد راکتور و تعداد مجتمع های سوخت نسبت به راکتور مرجع هیچ تغییری نکرده و اطلاعات مربوط به ابعاد و مواد تشکیل دهنده مطابق با اطلاعات موجود در مدارک FSAR نیروگاه VVER بوشهر میباشد، و فقط تعداد و آرایش میله های سوخت ،کانالهای هدایت کننده ،ابعاد و هندسه میله های سوخت تغییر یافته است به گونه ای که راکتور دارای نسبت خنک کننده به سوخت مناسب باشد یا به عبارت دیگر راکتور Under Moderated باشد.
مشخصات راکتور مرجع و راکتور با مجتمع سوخت های حلقوی شبیه سازی شده در جدول شماره 4-13 آورده شده است.
در شکل 4-9 شماتیک قیاسی ابعاد میله سوخت معمولی (Solid ) و میله سوخت حلقوی (Annular ) با توجه به داده های موجود در جدول 4-13، نشان داده شده است.
جدول 4-13 : مشخصات راکتورVVER-1000 با سوخت حلقوی و سوخت معمولی.
پارامتر
مقدار
سوخت حلقوی (Annular pin )
شعاع داخلی غلاف داخلی ،Rci
Cm 0.4091
شعاع خارجی غلاف داخلی
Cm 0.4662
شعاع داخلی سوخت ، Rfi
Cm 0.4741
شعاع خارجی سوخت ،Rfo
Cm 0.7190
شعاع داخلی غلاف خارجی
Cm 0.7269
شعاع خارجی غلاف خارجی ،Rco
Cm 0.7840
گام میله های سوخت
Cm 1.7851
تعداد میله های سوخت در یک مجتمع سوخت
156
تعداد کانال های هدایت کننده
12کانال هدایت کننده + 1 کانال مرکزی
رسانایی گرمایی 〖UO〗_2 ،k_fe
w/(cm℃)0.030
گرمای ویژه 〖UO〗_2 ، c_fe
j/(kg℃) 410
رسانایی گرمایی غلاف ، k_c
w/(cm℃) 0.1731
گرمای ویژه خنک کننده ، c_p
j/(kg℃) 1870
دمای متوسط سیال خنک کننده
℃306
سوخت معمولی (Solid pin )
شعاع حفره داخلی سوخت
Cm 0.075
شعاع سوخت، Rf
Cm 0.385
شعاع داخلی غلاف سوخت
Cm 0.3865
شعاع خارجی غلاف سوخت
Cm 0.455
نرخ گرمای تولیدی در حجم قلب ،q^”’
kW/lit 107.789
متوسط توان تولیدی یک میله سوخت
kW 59.2
تعداد میله های سوخت در یک مجتمع سوخت
311
گام بین میله ها
Cm 1.275
تعداد مجتمع های سوخت موجود در قلب
163
گام بین مجتمع های سوخت
Cm 23.6
قطر معادل قلب
Cm 316
نرخ جریان سیال در قلب
m^3/hr

دیدگاهتان را بنویسید