پایان نامه با کلید واژه های شبیه سازی، دانشگاه شیراز، تقسیم بندی

بسم الله الرحمن الرحیم
بـه نـام خـدا
اظـهـارنـامـه
اینجانب علی عرفانی نیا دانشجوی رشته مهندسی هسته ای گرایش راکتور دانشکده مهندسی اظهار می کنم که این پایان نامه حاصل پژوهش خودم بوده و در جاهایی که از منابع دیگران استفاده کرده ام، نشانی دقیق و مشخصات کامل آن را نوشته ام. همچنین اظهار می کنم که تحقیق و موضوع پایان نامه ام تکراری نیست و تعهد می نمایم که بدون مجوز دانشگاه دستاوردهای آن را منتشر ننموده و یا در اختیار غیر قرار ندهم. کلیه حقوق این اثر مطابق با آیین نامه مالکیت فکری و معنوی متعلق به دانشگاه شیراز است.
نام و نام خانوادگی: علی عرفانی نیا
تاریخ و امضاء: 3/11/1390
به نام خدا
تعیین دو ضریب ایمنی قلب راکتور VVER-1000 با مجتمع سوخت های حلقوی
به وسیله ی:
علی عرفانی نیا
پایان نامه ارائه شده به تحصیلات تکمیلی دانشگاه شیراز به عنوان بخشی از
فعالیت های تحصیلی لازم برای اخذ درجه کارشناسی ارشد
در رشته:
مهندسی هسته ای – راکتور
از دانشگاه شیراز
شیراز
جمهوری اسلامی ایران
ارزیابی کمیته پایان نامه ، با درجه : عالی
دکتر فرشاد فقیهی ، دانشیار مهندسی هسته ای
دکتر کمال حداد ، دانشیار مهندسی هسته ای
دکتر خسرو جعفرپور ، دانشیار مهندسی مکانیک
دکتر رضا فقیهی ، استادیار مهندسی هسته ای
بهمن ماه 1390
تقدیم به
ارواح پدر و مادرم
و
تقدیم به
برادرم و همسرش
سپاسگزاری
با سپاس فراوان از دکتر فرشاد فقیهی که با ایجاد فضایی تعاملی و پشتیبانی دوستانه شان حامی من بودند و به من کمک کردند تا این پایان نامه را شروع نمایم و به اتمام برسانم.
و
تشکر چندباره از دکتر کمال حداد که همیشه با سعه ی صدر پاسخ گوی سوالات من بودند.
و
با تشکر چند باره از دکترخسرو جعفر پور که دقت در انجام امور را به من آموختند .
و
با تشکر چند باره ازدکتر رضا فقیهی برای تمامی زحماتشان.
چکیده
تعیین دو ضریب ایمنی قلب راکتور VVER-1000 با مجتمع سوخت های حلقوی
به کوشش:
علی عرفانی نیا
از اقداماتی که برای بهبود توان راکتورهای PWR انجام گرفته است تغییر هندسه سوخت دراین نوع راکتورها به نحوی که هیچ تغییری درابعاد وتعداد مجتمع های سوخت حاصل نمی شود. درنتیجه ابعاد قلب راکتور نیز تغییری نداشته وتنها موردی که تغییر میکند تعداد میله های سوخت می باشد. برای این منظور و همچنین به منظورپایینتر آوردن ماکزیمم دمای سوخت در راکتورهای هسته ای تحت فشار، تکنولوژی ساخت سوختهای حلقوی مورد توجه قرار گرفته است. اینگونه سوختها در راکتورهای PWR غربی مورد تحقیق قرار گرفته است ولی تحقیقات چندانی در راکتورهای VVER-1000 صورت نپذیرفته ، و لذا این مطالعه مد نظر قرار گرفته است. در این تحقیق بدست آوردن ضرایب ایمنی نوترونیک قلب راکتور VVER-1000 که حاوی مجتمع های پیشنهادی جدیدی از سوخت حلقوی است و در شرایط ابتدای سیکل کاری راکتور (BOC) و با شبیه سازی قلب و انجام محاسبات توسط کد MCNP-5 ، مورد بررسی قرار گرفته است. این ضرائب ایمنی عبارتند از :1- ضریب راکتیویته آنی،که فاکتوری مهم درمطالعه جهش های توان راکتور میباشد، و مقدار -1.23×〖10〗^(-13) (1/j) برای آن محاسبه شده است. 2- ضریب توان راکتیویته، که فاکتوری مهم در مانورهای توان راکتورمیباشد، و مقدار 4.954×〖10〗^(-12) (1/w) برای آن محاسبه شده است.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه ای بر راکتورهای هسته ای
1-1- مقدمه 2
1-1-2- هدف از انجام تحقیق 5
1-2- انواع راکتورهای هسته ای 5
1-3- انواع راکتورهای حرارتی 6
1-3-1- انواع راکتور های حرارتی از لحاظ کندکنندگی 7
1-4- راکتور آبی تحت فشار PWR 8
1 -4-1- خنک کننده 9
1-4-2- کند کننده 9
1-5- معرفی اجزا نیروگاههای هسته ای PWR 12
1-6- راکتورهای آبی تحت فشار روسی VVER 14
1-7- نیروگاه اتمی بوشهر 16
1-8- گزارش تحلیلی مقدماتی و نهایی ایمنی(PSAR-FSAR) 23
فصل دوم: مبانی نظری تحقیق
2-1- رفتار دینامیکی راکتور 25
2-1-1- مدل ساده فیدبک 26
2-2- ضریب راکتیویته آنی 29
2-2-1- نقش ضریب راکتیویته آنی 30
2-3- ضریب راکتیویته توان 33
2-3-1- نقش ضریب راکتیویته توان 34
2-4- کد محاسباتی MCNP و روش مونت کارلو 35
2-4-1- ساختارکد محاسباتی MCNP 38
فصل سوم: مروری بر تحقیقات انجام شده
3-1- انواع سوخت های حلقوی 40
3-1-1- سوخت های حلقوی سینترشده (Sintered) 40
3-1-2- سوخت های حلقوی با خنک کننده درونی و بیرونی (VIPAC) 43
3-2- قلب راکتور های PWR با سوخت های حلقوی 44
3-3- امتیازات بالقوه سوخت های حلقوی 45
فصل چهارم:شیوه انجام تحقیق
4-1- اجزا راکتور مرجع 49
4-1-1- میله های سوخت 49
4-1-2- میله های جاذب سوختنی (BAR) 52
4-1-3- میله های کنترل (CPS AR) 54
4-1-4- کانال های هدایت کننده، کانال مرکزی و اندازه گیری 59
4-1-5- مجتمع سوخت(Fuel Assembly) 61
4-1-6- قلب راکتور 64
4-2- محاسبات مربوط به مواد تشکیل دهنده اجزا قلب راکتور 66
4-2-1- محاسبات مربوط به میله سوخت 66
4-2-2- محاسبات مربوط به میله جاذب سوختنی(BAR) 68
4-2-3- محاسبات مربوط به کانالهای هدایت کننده، مرکزی و اندازه گیری 71
4-2-4- محاسبات مربوط به میله کنترل(CPS AR) 71
4 -2-5- محاسبات مربوط به سیال خنک کننده در شرایط BOC 76
4-3- شبیه سازی قلب راکتورVVER-1000 با سوخت های حلقوی 80
4-3-1- ملاحضات طراحی از نظر کمبود و اضافی کند کننده 84
4-3-2- نحوه اعمال تغییرات دمای سیال خنک کننده در راستای محوری در شبیه سازی 86
4-3-3- شکل های حاصل از شبیه سازی 89
4-4- ضریب راکتیویته آنی 103
4-4-1- ضریب دمایی سوخت راکتیویته (ضریب داپلر) 107
4-5- ارائه یک تحلیل ترموهیدرولیکی 109
4-6- مدل مقاومت گرمایی برای میله سوخت و قلب 111
4-7- ضریب راکتیویته توان 118
4-7-6- ضریب دمایی کند کننده راکتیویته 123
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1- جمع بندی نتایج 125
5-2- مزایای سوخت های حلقوی 127
5-3- مدل شبیه سازی شده و کد نوترونیک نوشته شده 128
5-4- پیشنهادات 129
فهرست منابع و ماخذ 131
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
جدول1-1: مشخصات راکتور بوشهر 19
جدول4-1: مشخصات انواع مجتمع های سوخت در قلب راکتور مرجع 63
جدول4-2: مشخصات قلب راکتور مرجع 65
جدول4-3: نتایج محاسبات مربوط به درصد های وزنی اجزا تشکیل دهنده سوخت 67
جدول4-4: ایزوتوپ های کروم و بور و فراوانی هایشانبه ترتیب درBوCr 69
جدول4-5: نتایج محاسبه درصد های وزنی ایزوتوپ های (BAR) 71
جدول4-6: ایزوتوپ های Dy همراه با فراوانی هایشان 72
جدول4-7: نتیجه محاسبه درصدهای وزنی موجود درB4C ….. 74
جدول4-8: نتیجه محاسبات درصدهای وزنی موجود در Dy2O3TiO3 74
جدول4-9: ایزوتوپ های تشکیل دهنده غلاف میله کنترل و درصدهای وزنی
آنها 75
جدول4-10: ایزوتوپ های تشکیل دهنده barrel و درصدهای وزنی آنها 76
جدول4-11: اجزا تشکیل دهنده سیال خنک کننده 77
جدول4-12: نتیجه محاسبات درصد های وزنی اجزا خنک کننده در BOC 79
جدول4-13: مشخصات راکتورVVER-1000 با سوختهای معمولی و سوخت های حلقوی 81
جدول4-14: نسبت جرم کند کننده به جرم سوخت برای قلب راکتور مرجع و قلب راکتور با سوخت های حلقوی 86
جدول4-15: مقادیر دمایی سیال وچگالی متناظر با آن در راستای محوری 88
جدول4-16: نتایج تغییرات ضریب تکثیر بر حسب تغییرات دمای متوسط
سوخت 104
جدول4-17: نتایج تغییرات ضریب تکثیر بر حسب تغییرات دمای متوسط سیال خنک کننده 120
جدول5-1: نتایج نهایی دو ضریب ایمنی مذکور در این تحقیق 126
جدول5-2: ضریب داپلر و ضریب دمایی کند کننده راکتیویته 126
جدول5-3: ضریب راکتیویته توان 126
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل1-1- چشم انداز مصرف انرژی در کشور آمریکا 3
شکل1-2- شماتیک سیکل اول ودوم یک راکتور PWR 10
شکل1-3- سیستم های اصلی، اضطراری و لوپ اولیه و ثانویه یک نیروگاه 1000 مگاواتی از نوع PWR 12
شکل1-4- Vessel یک راکتور PWR 14
شکل1-5 – نمای از راکتور بوشهر 18
شکل2-1- شماتیک مدل ساده فیدبک (دینامیک راکتور) 27
شکل2-2- اثر ضریب راکتیویتهآنی در پایین تر آوردن پیک توانی 32
شکل3-1- شماتیک کلی یک میله سوخت حلقوی سینترشده …………… 42
شکل3-2- شماتیک کلی یک میله سوخت حلقوی VIPAC …43
شکل3-3- مقایسه پیک دمایی سوخت حلقوی نسبت به سوخت معمولی در یک راکتور PWR 45
شکل4-1- یک میله سوخت راکتورVVER-1000 بوشهر 51
شکل4-2- طرح شماتیک یک میله جاذب سوختنی 53
شکل4-3- توزیع گروههای میله کنترل درون قلب 56
شکل4-4- چنگک میله کنترل 57
شکل4-5- میله کنترل 58
شکل4-6- شماتیک کانال هدایت کننده 60
شکل4-7- یک مجتمع سوخت 62
شکل4-8- قلب راکتور و چیدمان مجتمع های سوخت در آن 64
شکل4-9- شماتیک ابعاد میله سوخت معمولی و حلقوی جهت مقایسه 83
شکل4-10- تفاوت بینunder moderated و over moderatedبودن قلب 85
شکل4-11- برش میله سوخت حلقوی 89
شکل4-12- یک میله سوخت حلقوی در مجتمع سوخت 90
شکل4-13- مجتمع سوخت نوع 16 91
شکل4-14- مجتمع سوخت نوع 24 92
شکل4-15- مجتمع سوخت نوع 36 93
شکل4-16- مجتمع سوخت نوع 24B20 94
شکل4-17- مجتمع سوخت نوع 24B36 95
شکل4-18- مجتمع سوخت نوع 36B36 96
شکل4-19- نمای مجتمع سوخت نوع 24 حاوی میله کنترل نوع10 97
شکل4-20- نمای میله کنترل در کانال هدایت کننده مربوط به مجتمع سوخت نوع 24 98
شکل4-21- نمای از برش قلب و میله های سوخت، میله کنترل نوع 10 در آن مشخص می باشد 99
شکل4-22- نمای تقسیم بندی قلب در راستای محوری 100
شکل4-23- نمای تقسیم بندی قلب در راستای محوری 101
شکل4-24- یک ششم قلب شبیه سازی شده 102
شکل4-25- نمودار تغییرات ضریب تکثیر قلب بر حسب تغییرات دمای متوسط سوخت 105
شکل4-26- نمودار تغییرات لگاریتم ضریب تکثیر قلب بر حسب تغییرات دمای متوسط سوخت 106
شکل4-27- مقطع میله سوخت حلقوی با ناحیه ها و دماهای مربوطه 112
شکل4-28- مدل مقاومتی متناظر با شکل 4-27 113
شکل4-29- نمودار تغییرات ضریب تکثیر قلب بر حسب تغییرات دمای متوسط سیال خنک کننده 121
شکل4-30- نمودار تغییرات لگاریتم ضریب تکثیر قلب بر حسب تغییرات دمای متوسط سیال خنک کننده 122
فصل اول
1- مقدمه ای بر راکتور های هسته ای
1-1- مقدمه
درحال حاضربیشترین منابع تامین انرژی ، سوخت های فسیلی و انرژی

دیدگاهتان را بنویسید