محاسبه و آنالیز پارامترهای نوترونی و سینتیکی در یک راکتور نسل جدید ماژولار NuScale

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 انرژی اتمی ایران

2 مدیر گروه راکتور

چکیده

از آنجایی که انجام محاسبات نوترونی مبنای آنالیز پارامترهایی همچون ترموهیدرولیک، ایمنی و ... است، لذا در این تحقیق پارامترهای نوترونی و سینتیکی شامل ضریب تکثیر موثر (keff)، مقادیر شار نوترون، توزیع شعاعی توان، فاکتورهای پیک توان، کسر موثر نوترون های تأخیری و طول عمر نوترون های آنی و همچنین پارامترهایی مانند توزیع جرمی سموم نوترونی و پاره های شکافت، میزان تغییرات جرمی عناصر شکافت پذیر مهم مانند U235 و Pu239 می باشد برحسب برناپ توسط کدMCNPX برای راکتور کوچک ماژولار NuScale محاسبه شده است. در این محاسبات مقدار غلظت اسید بوریک در خنک کننده برای ایجاد شرایط بحرانی g/Kg 8/1 بدست آمده است. همچنین بدون اسید بوریک، مقادیر متوسط شار نوترون های حرارتی، فوق حرارتی و سریع به ترتیب 1013×85/1، 1013×79/8 و 1013×67/3 و با حضور آن به ترتیب 1013×43/1، 1013×46/7 و 1013×69/3 بدست آمده است (واحد همه اعداد □(n/(〖cm〗^2.s)) است). علاوه بر این، مقادیر پارامترهای نوترونی و سینتیکی با حضور اسید بوریک کاهش می‌یابد. از طرفی نتایج نشان می‌دهد که در ابتدای سیکل به دلیل تولید زینان و وجود سم گادولینیوم مقدار ضریب تکثیر موثر کاهش یافته و در ادامه با مصرف سموم نوترونی و تولید پاره های شکافت افزایش می‌یابد. در نهایت می توان گفت که استفاده از سم گادولینیوم موجب افزایش ضریب تکثیر مؤثر در طول سیکل می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Calculation and Analysis of Neutronic and Kinetic Parameters in NuScale Small Modular Reactor

نویسنده [English]

  • Mostafa Hasanzadeh 1
چکیده [English]

Abstract: Since the neutronic calculation of a nuclear reactor is a basis for designing other parameters such as thermal hydraulic, safety, etc., thus, in this work the neutronic and kinetic parameters of the next generation SMR reactor called NuScale have been calculated and analyzed. These parameters include the effective multiplication factor (keff), neutron flux, axial and radial power peaking factor, effective delayed neutron fraction and prompt neutron lifetime. Moreover, the burn up calculation is performed to find the mass changes in fissile isotopes such as 235U and 239Pu, burnable poison material and some of important fission fragments. The acid boric concentration in the coolant has been found about 1.8 g/kg in the criticality condition. Also, the average values of thermal, epithermal and fast neutron fluxes are obtained about 1.85×1013, 8.79×1013 and 3.67×1013□(n/(〖cm〗^2.s)), respectively. In addition, the values of neutronic and kinetic parameters are decreased in the present of acid boric. The results show that in the beginning of cycle (BOC) the keff value is decreased suddenly due to Xe production and then the neutron absorption by Gd burnable poison. Afterwards, this parameter is increased due to the production of fission fragments and the spatial self-shielding property of Gd fuel rods. Finally, we can see that Gd burnable poison causes increasing of the value of keff parameter in during the cycle.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Neutronic and kinetic parameters
  • acid boric
  • burnup
  • MCNPX code
  • NuScale reactor