7
ﻣﺠﻠﻪ ﺳﻨﺠﺶ و اﯾﻤﻨﯽ ﭘﺮﺗﻮ، ﺟﻠﺪ4 ، ﺷﻤﺎرة2 ، ﺑﻬﺎر1395 ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت ﻧﻮﺗﺮوﻧﯿﮏ ﻗﻠﺐ رآﮐﺘﻮرVVER-1000 ﺑﻮﺷﻬﺮ و ﺑﺮرﺳﯽ ارزش ﻣﯿﻠﻪ ﮐﻨﺘﺮل ﺗﻮﺳﻂ ﮐﺪMCNPX ﻣﻬﺪي ﻧﺼﺮي ﻧﺼﺮآﺑﺎدي* ، ﺑﻬﺰاد ﺗﯿﻤﻮري و ﺧﺪاداد اﮐﺒﺮي* اﺻﻔﻬﺎن، داﻧﺸﮕﺎه اﺻ ﻬﺎن، داﻧﺸﮑﺪه ﻋﻠﻮم و ﻓﻨﺎوري ﻫﺎي ﻧﻮﯾﻦ، ﮔﺮوه ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﻫﺴﺘﻪ اي، ﮐﺪ ﭘﺴﺘﯽ: 73441 - 81746 ﭘﺴﺖ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯿﮑﯽ: [email protected] ﭼﮑﯿﺪه در اﯾﻦ ﺗﺤﻘ ﯿﻖ اﻃﻼﻋﺎت ﻻزم از ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﻫﺴﺘﻪ اي ﺑﻮﺷﻬﺮ ﺟﻬﺖ اﻧﺠﺎم ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزي ﻓﺮاﻫﻢ ﮔﺮدﯾﺪه و ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت ﻧﻮﺗﺮوﻧﯿﮏ آن ﺑﺎ ﮐﺪMCNPX اﻧﺠﺎم ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺳﭙﺲ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﮐﺪ ﺑﺎ ﺣﺪاﻗﻞ ﯾﮑﯽ از داده ﻫﺎي ﺗﺠﺮﺑ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ اﯾﻦ رآﮐﺘﻮر راﺳﺘﯽ آزﻣﺎﯾﯽ ﺷﺪ. در اﯾﻦ ﮐﺎر ﺑﺎ ﻧﻮﺷﺘﻦ و ﺑ ﺎرﮔﯿﺮي ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ اي ﺟﺎﻣﻊ و ﺣﻞ آﻣﺎري ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﭘﺨﺶ، ﺷﺎر ﻧﻮﺗﺮون ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪ و ﺳﭙﺲ ﺑﺎ ﺗﻌﯿﯿﻦ ﭘﺎراﻣﺘﺮ ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ از ﺟﻤﻠﻪ ﺿﺮﯾﺐ ﺗﮑﺜﯿﺮ ﺑﯽ ﻧﻬﺎﯾﺖ ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﻓﻠﻮﺋﻨﺲ، ارزش ﻣﯿﻠﻪ ﻫﺎي ﮐﻨﺘﺮل ﺑﺮاي ﮔﺮوه ﻫﺎي10 و9 در ﺣﺎﻟﺖHot Zero Power (HZP) ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﮔﺮدﯾﺪ. ﮐﻠﯿﺪ واژﮔﺎن: رآﮐﺘﻮرVVER-1000 ، ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت ﻧﻮﺗﺮوﻧﯿﮏ ﻗﻠﺐ، ﺿﺮاﯾﺐ رآﮐﺘﯿﻮﯾﺘﻪ، ارزش ﻣﯿﻠﻪ ﮐﻨﺘﺮل،Hot Zero Power 1 . ﻣﻘﺪﻣﻪ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻣﺤﺪودﯾﺖ ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻓﺴﯿﻠﯽ و ﻣﺸﮑﻼت زﯾﺴﺖ ﻣﺤﯿﻄﯽ ﻧﺎﺷﯽ از آن و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ رﺷﺪ ﺟﻤﻌﯿﺖ و ﻧﯿﺎز رو ﺑﻪ اﻓﺰاﯾﺶ ﺟﻬﺎن ﺑﻪ ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺗﻮان از ﺟﻤﻠﻪ ﺗﻮان ﻫﺴﺘﻪ اي، ﺳﺎﺧﺖ و ﺑﮑﺎرﮔﯿﺮي رآﮐﺘﻮر ﻫﺎي ﻫﺴﺘﻪ اي، اﻣﺮي اﺟﺘﻨﺎب ﻧﺎﭘﺬﯾﺮ اﺳﺖ. ﺟﺎﻟﺐ ﺗﻮﺟﻪ اﯾﻨﮑﻪ رآﮐﺘﻮر ﻫﺎي ﻫﺴﺘﻪ اي ﻋﻼوه ﺑﺮ ﺗﻮﻟﯿﺪ اﻧﺮژي ﻫﺴﺘﻪ اي ﮐﻪ اﻧﺮژي ﻫﺰاره ﺳﻮم ﻧﯿﺰ ﻧﺎم ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ، در زﻣﯿﻨﻪ ﻫﺎي دﯾﮕﺮ ﻫﻤﭽﻮن ﭘﺰﺷﮑﯽ، ﮐﺸﺎورزي، ﺻﻨﻌﺖ، ﺗﻮﺳﻌﻪ ﻓﻨﯽ و ﻧﻤ زداﯾﯽ از آب درﯾﺎ) ﺷﯿﺮﯾﻦ ﺳﺎزي آب درﯾﺎ( ﻧﯿﺰ ﻧﻘﺶ ﻣﻬﻤﯽ ﺑﺎزي ﻣﯽ ﮐﻨﻨﺪ. ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ اﺳﺘﻔﺎده از اﻧﺮژي ﻫﺴﺘﻪ اي در اﯾﺮان ﮐﻪ از ﺳﺎل1329 ﺷﺮوع ﺷﺪه ﺑﻮد ﺑﺎ ﺗﺄﺳﯿﺲ ﺳﺎزﻣﺎن ا ﻧﺮژي اﺗﻤﯽ اﯾﺮان در ﺳﺎل1353 و ﻗﺮار داد ﺳﺎﺧﺖ ﻧﯿﺮوﮔﺎه اﺗﻤﯽ ﺑﻮﺷﻬﺮ ﺷﮑﻞ ﺟﺪي و ﻋﻤﻠﯿﺎﺗﯽ ﺑﻪ ﺧﻮد ﮔﺮﻓﺖ. ﺣﺎل ﺑﺎﯾﺴﺘﯽ ﺑﻪ اﯾﻦ ﻧﮑﺘﻪ ﺗﻮﺟﻪ داﺷﺖ ﮐﻪ در رآﮐﺘﻮر ﻫﺎي ﻫﺴﺘﻪ اي در ﮐﻨﺎر ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺗﻮان ﻫﺴﺘﻪ اي، ﺿﺎﯾﻌﺎت رادﯾﻮاﮐﺘﯿﻮ ﻧﯿﺰ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻣﯽ ﮔﺮد ﺪ ﮐﻪ ﻣﯽ ﺗﻮا ﻨﺪ ﺑﺎﻋﺚ ﻣﺴﺎﺋﻞ زﯾﺴﺖ ﻣﺤﯿﻄﯽ ﺟﺒﺮان ﻧﺎﭘﺬﯾﺮي ﺷﻮد. ﻟﺬا ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑ ﻪ ﻣﺨﺎﻃﺮات ﺗﺎﺑﺸﯽ ﺣﺎﺻﻞ از ﻓﺮاورده ﻫﺎي ﺷﮑﺎﻓﺖ ﮐﻪ در ﻧﺘﯿﺠﻪ ﺑﺮﻫﻢ ﮐﻨﺶ ﻧﻮﺗﺮون ﺑﺎ ﻫﺴﺘﻪ ﻫﺎي ﺷﮑﺎﻓﺎ ن و ﺷﮑﺎﻓﺖ ﭘﺬﯾﺮ در ﻧﺎﺣﯿﻪ ﻗﻠﺐ رآﮐﺘﻮر وﺟﻮد ﻣﯽ آﯾﻨﺪ، ﺑﺤﺚ اﯾﻤﻨﯽ ﻫﺴﺘﻪ اي از اوﻟﻮﯾﺖ ﺧﺎﺻﯽ ﺑﺮﺧﻮردار اﺳﺖ. در اﯾﻦ راﺳﺘﺎ ﭘﺮداﺧﺘﻦ ﺑﻪ ارزش ﻣﯿﻠﻪ ﻫﺎي ﮐﻨﺘﺮل ﮐﻪ ﺑﯿﺎﻧﮕﺮ ﻣﻘﺪار راﮐﺘﯿﻮﯾﺘﻪ اي اﺳﺖ ﮐﻪ اﯾﻦ ﻣﯿﻠﻪ ﻫﺎ اﯾﺠﺎد ﻣﯽ ﮐﻨﻨﺪ، در ﺟﻬﺖ ﺣﻔﻆ اﯾﻤﻨﯽ رآﮐﺘﻮر، اﻫﻤﯿﺖ و ﺟﺎﯾﮕﺎه واﻗﻌﯽ ﺧﻮد را ﭘﯿﺪا ﺧﻮاﻫﺪ ﮐﺮد. ﻻزم ﺑﻪ ذ ﮐﺮ اﺳﺖ ﮐﻪ ﻣﯿﻠﻪ ﻫﺎي ﮐﻨﺘﺮل ﺑ ﻋﻨﻮان ﻣﻬﻤﺘﺮﯾﻦ اﺑﺰار ﮐﻨﺘﺮﻟﯽ در رآﮐﺘﻮر ﻫﺎ، ﺟﻬﺖ ﺗﻐﯿﯿﺮات در ﺳﻄﺢ ﻗﺪرت، ﺧﺎﻣﻮش ﺳﺎزي و ﺑﻪ ﮐﺎر اﻧﺪاﺧﺘﻦ رآﮐﺘﻮر و ﮐﻨﺘﺮل ﺗﻮزﯾﻊ ﻗﺪرت ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار ﻣﯽ ﮔﯿﺮﻧﺪ. Downloaded from rsm.kashanu.ac.ir at 3:22 +0330 on Sunday December 6th 2020 [ DOI: 10.22052.4.2.45 ]

Ì¿Á e¿cZ^ Zv» 0& - دانشگاه کاشانrsm.kashanu.ac.ir/article-1-144-fa.pdf · Ê ] Á Æ Â] 99(5 Âf¯M \¸« ®Ì¿Á e¿cZ^ Zv» à Z¼ , ¹ ZÆq|¸m Z ] Ê¿Y€v]

  • Upload
    others

  • View
    7

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Ì¿Á e¿cZ^ Zv» 0& - دانشگاه کاشانrsm.kashanu.ac.ir/article-1-144-fa.pdf · Ê ] Á Æ Â] 99(5 Âf¯M \¸« ®Ì¿Á e¿cZ^ Zv» à Z¼ , ¹ ZÆq|¸m Z ] Ê¿Y€v]

1395 بهار، 2، شمارة 4مجله سنجش و ایمنی پرتو، جلد

توسط کدبررسی ارزش میله کنترل وبوشهر VVER-1000 رآکتورقلب نوترونیکمحاسبات

MCNPX

و خداداد اکبري بهزاد تیموري، *نصري نصرآباديمهدي

81746-73441: کد پستی، اي هاي نوین، گروه مهندسی هسته هان، دانشکده علوم و فناوريفدانشگاه اصاصفهان، *

[email protected]: پست الکترونیکی

چکیده

انجام MCNPX کدو محاسبات نوترونیک آن با فراهم گردیدهسازي اي بوشهر جهت انجام شبیه یق اطالعات الزم از نیروگاه هستهدر این تحقارگیري کدر این کار با نوشتن و ب. آزمایی شد راستی رآکتوربه این مربوط یتجربهاي دادهحداقل یکی از کد با سپس نتایج حاصل از .شده است

نهایت بر حسب تکثیر بی هاي مختلفی از جمله ضریبپارامتربا تعیین اي جامع و حل آماري معادله پخش، شار نوترون به دست آمد و سپس برنامه .محاسبه گردید Hot Zero Power (HZP)در حالت 9و 10هاي هاي کنترل براي گروه ارزش میله، فلوئنس

Hot Zero Power ، محاسبات نوترونیک قلب، ضرایب رآکتیویته، ارزش میله کنترل،VVER-1000 رآکتور :کلید واژگان

مقدمه. 1

محیطی زیست مشکالت و فسیلی منابع به محدودیتبا توجه افزایشبه رشد جمعیت و نیاز رو و همچنین آن از ناشی

ساخت و اي، به منابع توان از جمله توان هستهجهان . ناپذیر است اي، امري اجتناب هاي هستهرآکتوربکارگیري

اي عالوه بر تولید انرژي هاي هستهرآکتوراینکه جالب توجه درکه انرژي هزاره سوم نیز نام گرفته است، اي هستهتوسعه ، صنعت، هاي دیگر همچون پزشکی، کشاورزي زمینهنیز )دریا سازي آب شیرین(دریا از آب زدایی کنمو فنی

اي در برنامه استفاده از انرژي هسته .کنند نقش مهمی بازي میشروع شده بود با تأسیس سازمان 1329ایران که از سال

داد ساخت نیروگاه و قرار 1353نرژي اتمی ایران در سال احال .به خود گرفتو عملیاتی اتمی بوشهر شکل جدي

اي در هاي هستهرآکتوردر به این نکته توجه داشت که بایستیضایعات رادیواکتیو نیز تولید اي، کنار تولید توان هسته

ند باعث مسائل زیست محیطی نتوا د که مینگرد میه مخاطرات تابشی حاصل از لذا با توجه ب. ناپذیري شود جبران

کنش نوترون با برهمهاي شکافت که در نتیجه فراوردهه ب رآکتورقلب ناحیهپذیر در و شکافت نهاي شکافا هسته

از اولویت خاصی اي آیند، بحث ایمنی هسته وجود میهاي پرداختن به ارزش میلهاین راستا در .است برخوردار ایجاد ها میله این است که اي راکتیویته مقداربیانگر کنترل که

اهمیت و جایگاه ،رآکتوردر جهت حفظ ایمنی کنند، میهاي است که میله کرالزم به ذ .واقعی خود را پیدا خواهد کرد

جهت ها،رآکتورعنوان مهمترین ابزار کنترلی در ه کنترل بسازي و به کار انداختن تغییرات در سطح قدرت، خاموش

. گیرندو کنترل توزیع قدرت مورد استفاده قرار می رآکتور

Dow

nloa

ded

from

rsm

.kas

hanu

.ac.

ir at

3:2

2 +

0330

on

Sun

day

Dec

embe

r 6t

h 20

20

[ D

OI:

10.2

2052

.4.2

.45

]

Page 2: Ì¿Á e¿cZ^ Zv» 0& - دانشگاه کاشانrsm.kashanu.ac.ir/article-1-144-fa.pdf · Ê ] Á Æ Â] 99(5 Âf¯M \¸« ®Ì¿Á e¿cZ^ Zv» à Z¼ , ¹ ZÆq|¸m Z ] Ê¿Y€v]

2، شماره چهارمجلد ، بهزاد تیموري و خداداد اکبرينصري نصرآباديمهدي 46

محسوب حرارتی تولید بخار رآکتورنوعی بوشهر رآکتورو ) آب تحت فشار رآکتور( PWR١ شود و از نوع دو مداره می

از PWRهايرآکتور. ]1[ است VVER٢ از تیپ روسیکه از آب معمولی هستند اي هاي هستهرآکتورترین رایججمله

کننده ها و هم به عنوان خنک نوترونکننده هم به عنوان کند از آب ،یه، مدار اول PWRرآکتوردر یک . کند استفاده می

کند و پس از عبور آب مدار اولیه از تحت فشار استفاده میی یاي، این آب به دماي باال هستههاي واکنشانجام محفظه

این آب داغ و تحت. آید رسد اما تحت فشار به جوش نمی میفشار در یک مبدل حرارتی، گرما را به مدار دوم که یک نوع

منتقل ،کند فاده میو از آب معمولی است چرخه بخار استو بخار داغ تشکیل آمده جوش ه بآب ،دراین چرخه. سازد میچرخاند، توربین بخار داغ یک توربین بخار را میاین . شود می

انرژي یک ژنراتور و در نهایت ژنراتور،خود ي نوبهه بهم در سال VVER هايرآکتوراولین . کند الکتریکی تولید می

ها تحت عنوان نآل اولیه نس. استساخته شده 1970

VVER-440 توانبا MW 440 ، بعدينسل VVER-1000

توان تولید ظرفیتو با MWth 3000 حرارتی توانبا توان باVVER - 1200و سرانجام MWe 1000الکتریکی

MW 1200 به سال رآکتورمحاسبات نوترونیک این .ساخته شد

.]2[ می گردد بر 1368لزوم ایمنی بسیار و ايهاي هستهروگاهنی حساس بودنبه دلیل . ضروري است هارآکتورشناخت کامل ساز وکار ،هاباالي آن

اي، الزم است تا حد هاي هستهرآکتوره به مسائل ایمنی توج باروي هاي الزم بر ل ازهرگونه اقدام عملی شبیه سازيامکان قب

هاي رآکتورر نیز مانند دیگر بوشه رآکتور. ها انجام پذیرد آنسازي آن اي نیاز به ایمنی بسیار باالیی دارد، لذا شبیه هسته

روي ي بردکارهاي تحقیقاتی متعد .امري ضروري است

1- Pressurized Water Reactor 2- Water-Water Energetic Reactor

همچون ارزش میله رآکتورپارامترهاي مختلف این و ها جنبه المللی صورت گرفته است بین قالب مقاالت معتبر در کنترل

توسط الًقببوشهر رآکتورمحاسبات نوترونیک قلب . ]3[ CITATION و) کد محاسبات سلولی( WIMSافزارهاي نرم

با توجه به .]5و4[ انجام شده است) کد محاسبات نوترونی(سازي شبیهنظر نقطه ازچه MCNPX کدتوانایی و امکانات

استفاده از این کد ،دست آمده هب نتایجنظر چه از نقطهواقعی و تري را فراهم تر وعملینتایج بهها، شیبه سازي ردتواند می

تغییرات در نتیجه در حال کار، رآکتوردر یک . ]6[نماید اي، تغییرات راکتیویته صورت هستههاي واکنشفیزیکی یا

تحت طوالنی زمانی ي این تغییرات در یک دوره. گیرد میتأثیر عواملی مانند سموم زینان و ساماریوم، فرسایش سوخت

.رار خواهند داشتقو سموم مصرفی و شیمیایی

زم است تغییراتی در حالت بحرانی، ال رآکتوربراي حفظ آیند ه وجود میي سیستم در اثر عوامل فوق ب که در راکتیویته

انجام رآکتورهاي کنترلی این کار توسط سیستم. جبران گردندم هاي کنترل، سمو میله هاي کنترلی شامل سیستم .گیرد می

ه هاي کنترل ب میله. شندبا فی میشیمیایی و سموم سوختی مصریجاد ها، جهت ارآکتورعنوان مهمترین ابزار کنترلی در سازي و به کار انداختن تغییرات در سطح قدرت، خاموش

. گیرندو کنترل توزیع قدرت مورد استفاده قرار می رآکتورتوان از سموم نجام تغییرات مالیم راکتیویته میجهت ا

منظور ایجاد تغییرات ه نمود ولی بشیمیایی محلول استفاده هاي کنترل ، تنها ابزار کنترلی مناسب، میلهسریع راکتیویته

ضریب ،رآکتوروارد کردن یک میله کنترل به قلب . باشند میالزم به ذکر است که . دهد را کاهش می رآکتور قلبتکثیر کنترل که هاي میله حرکت طریق از اي هسته هايرآکتور بیشتر

این خروج و ورود. شوند می کنترل ترون هستند،نو جاذبو کرده زیاد و کم را ها نوترون ، جمعیترآکتوربه قلب ها میله

خواهد تغییر رآکتور و سرانجام توان شکافت آهنگ در نتیجه

Dow

nloa

ded

from

rsm

.kas

hanu

.ac.

ir at

3:2

2 +

0330

on

Sun

day

Dec

embe

r 6t

h 20

20

[ D

OI:

10.2

2052

.4.2

.45

]

Page 3: Ì¿Á e¿cZ^ Zv» 0& - دانشگاه کاشانrsm.kashanu.ac.ir/article-1-144-fa.pdf · Ê ] Á Æ Â] 99(5 Âf¯M \¸« ®Ì¿Á e¿cZ^ Zv» à Z¼ , ¹ ZÆq|¸m Z ] Ê¿Y€v]

47 ...بررسی وبوشهر VVER-1000 رآکتورقلب نوترونیکمحاسبات 2جلد چهارم، شماره

با بحرانی رآکتور یک صفر راکتیویته ،کنترل هاي میله. کرد راکتیویته رحال تغیی. کنند می مثبت یا و منفی را ثابت توان

واحد، مقدار به کنترل هاي میله جاییجاب ازاي به شده ایجاد ها میله جابجایی از ناشی راکتیویته تغییر و دیفرانسیلی ارزش

تعیین انتگرالی را معین، ارزش ارتفاع تا مرجع مکان یک از .کند می

هاي کنترلانواع میله. 2

هاي مختلفی وجود هاي کنترل، روش بندي انواع میله براي رده بندي بر اساس موارد استفاده از ها، گروه دارد که یکی از آن

هاي کنترل به سه با توجه به این موضوع، میله. تاس ها آنبر روي جهت کنترل Shim Rods.شوند گروه تقسیم می

ور تنظیم به منظ Regulating Rodsتغییرات راکتیویته زیاد، براي که Safety Rodsو نظر دقیق قدرت در دماي مورد

به منظور تعویض فرضاً رآکتوراي سازي دوره خاموش .گیرند سوخت و یا به هنگام حادثه مورد استفاده قرار می

از ترکیب نقره، ایندیوم ،مدل غربی BWRهاي رآکتوردر هاي کنترل استفاده ه عنوان مواد جاذب در میلهو کادمیوم ب

در داربورمواد روسی از VVER ايه رآکتورشود ولی در میهاي میلهدر جاذب مواد عنوان به )B4C(شکل کربید بورون

هاي کنترل، از در قسمت پایینی میله. شود نترل استفاده میکود که باعث افزایش عمر ش استفاده می Dy2O3TiO2 ترکیب

زم به ذکر است که جنس ال. هاي کنترل خواهد شد مفید میلهنوع بوده و ارزش هر از یک رآکتورهاي کنترل مامی میلهت

به ها به قلب و هاي کنترل تنها به مکان ورود آن گروه از میله .شار نوترونی آن نقطه بستگی دارد

Mode1: مختلف الفسه حالت بسته به راستا این در )Clean Core(ب ، :Mode2 ) هاي میله 10هنگامی که گروه

هنگامی که کل ( Mode3: جو ) گیرد می کنترل در قلب قرار

هاي الزم ازي، شبیه س)ندا یله هاي کنترل در قلب قرار گرفتهمها از سازي این حالت به منظور شبیه .شده استانجام را

ها را با استفاده و نمودارMCNP کد TMESHقسمت ).1 شکل(اندشدهرسم TECPLOTافزار نرم

،Mode1هاي دست آمده در حالته بمقایسه شار حرارتی ):1(شکل

Mode2 وMode3

بررسی ، هاحالت ها و مقایسه آناین هدف از رسم همزمان به هاي کنترل وارد تغییرات شار بر اساس افزایش میلهرفتار ، Mode1هاي از مقایسه حالت .ه استبود رآکتورقلب

Mode2 وMode3 شدن تعداد توان فهمید که با اضافه میشار حرارتی در نزدیک مرکز قلب به طور ،ي کنترلها میله

150ولی در فاصله حدود . بدیا کاهش می يچشمگیراست که قلهنقطه شار داراي یک متري از مرکز قلب سانتی

.در مسائل ایمنی لحاظ شودستی بای

بوشهر رآکتورمشخصات . 3

آب سبک تحت فشارهاي رآکتور از نوعبوشهر رآکتور)PWR( توان در باال نیز بدان اشاره شد، نینو همچ باشد می

الزم به . ردرا دا MWth 3000حدود تولید گرمایی حرارتی یا رآکتورکه PWRهاي رآکتورذکر است که اهمیت پرداختن به

خاطر این است که هبها است، صرفا بوشهر نیز از جمله آنب ها در جهان هستند و قریرآکتورها از رایج ترین رآکتوراین

Dow

nloa

ded

from

rsm

.kas

hanu

.ac.

ir at

3:2

2 +

0330

on

Sun

day

Dec

embe

r 6t

h 20

20

[ D

OI:

10.2

2052

.4.2

.45

]

Page 4: Ì¿Á e¿cZ^ Zv» 0& - دانشگاه کاشانrsm.kashanu.ac.ir/article-1-144-fa.pdf · Ê ] Á Æ Â] 99(5 Âf¯M \¸« ®Ì¿Á e¿cZ^ Zv» à Z¼ , ¹ ZÆq|¸m Z ] Ê¿Y€v]

2، شماره چهارمجلد ، بهزاد تیموري و خداداد اکبرينصري نصرآباديمهدي 48

هاي هاي جهان را در نیروگاهرآکتورکل به هفتاد درصد توان هاي جدید نسلوجود با این. دهند اي تشکیل می هسته

رند که بعضی از آنها عملیاتی نیز وجود داهاي قدرت رآکتورهاي موج متحرك رآکتوراند و بعضی دیگر همچون شده

TWR )Traveling Wave Reactor ( که بدون نیاز بهکنند در مرحله و فرآیند بازفرآوري کار میزي سا غنی

.]7[تحقیقاتی هستند متشکل از یک پوسته از بوشهر رآکتورحفظه حال، مهر به

زنگ پوشش داده جنس فوالد کربنی است که با فوالد ضد، سپر حرارتی و نوترونی، رآکتوراین درون قلب . شده است

.است هاي هادي قرار گرفته کانال محافظو ي قلب دارنده نگهبه همکننده نوترون و عنوان کندهم به آب از رآکتوردر این .شود کننده استفاده می خنکعنوان

]FSAR ]8بوشهر بر اساس رآکتورمشخصات کلی ):1(جدولSpecification Values

Thermal Power, MW ٣٠٠٠ Number of Fuel Assembly (FA) ١۶٣

Number of FA with Burning Absorbers ۴٢بیشتر از Mass of UO2, kg ٧٩٨٧٠

FA Pitch, cm ۶/٢٣ Active Core Height, cm ٣۵۵

Equivalent Core Diameter, cm ٣١۶ Linear Thermal Transportation Rate,

W/cm ٧/١۶۶

Average Fuel Power Density, kW/kg.U ۶/۴٢ Coolant Debit, m3/h ٨۴٠٠٠

Inlet Coolant temperature, ˚C ٢٩١ Water Mass to U Mass Ratio ٩٧/١

به مجتمع سوخت وجود دارد که 163 رآکتورنوع در این داراي تقارن رآکتورقلب این . دنباش وجهی می صورت شش

. نشان داده شده است) 2(باشد که در شکل می ایی درجه 60ي لوله 18ي سوخت، همیل 311داراي هر مجتمع سوخت

هاي بو یا جاذ هاي کنترل میلهگرفتن جهت قرار هاديگیري اندازه هايدادن ابزار و یک لوله براي قرارسوختی

به منظور . مشخص شده است) 3(که در شکل باشد میهاي از مجتمع رآکتور قلبها در شار نوترونسازي یکنواخت

فرآیند .دیگردفاده استسوخت با درصد غناي متفاوت اورانیم انجام این ترتیب سازي مجتمع سوخت در این تحقیق به شبیه

دهنده مجتمع سوخت هاي تشکیلسازي المان شبیه -1 :گرفتیله جاذب، میله جاذب سوختی، مشتمل بر میله سوخت، م

سازي یک شبیه -2، نیاز براي میله جاذب هاي مورد تیوببندي در و مشFILL استفاده از دستور - 3، مجتمع سوختاضافه نمودن -4، هاي سوخت در کنار هم چینش مجتمع

هاي قرار گرفته و لحاظ کردن حفره رآکتوري محفظه ها دیوارهو LOWER GRID اضافه نمودن -5، رآکتوردر بدنه محفظه

UPPER GRIDتر کردن شرایط به منظور هرچه واقعیسازي شبیهکردن مواد به کار رفته و چک -6و سازي شبیه

.آزمایی با اسناد موجود حالتی خاص براي راستیآب در محلول بوریک اسید کمک به رآکتوردر این کنترل

و کنترل سیستم هاي محرك به که کنترل هاي بکارگیري میله و رآکتوردر طراحی . شود می انجام هستند، متصل حفاظته شده گروه میله کنترل با درایورهاي مجزا استفاد 10بوشهر

گیري ه خاصی بر عهده دارند و محل قرارکه هر کدام وظیف .مشخص شده است) 4(آنها در شکل

بر رآکتورهاي سوخت در قلب گرفتن مجتمع چگونگی قرار: )2(شکل

درجه 60اساس تقارن

Dow

nloa

ded

from

rsm

.kas

hanu

.ac.

ir at

3:2

2 +

0330

on

Sun

day

Dec

embe

r 6t

h 20

20

[ D

OI:

10.2

2052

.4.2

.45

]

Page 5: Ì¿Á e¿cZ^ Zv» 0& - دانشگاه کاشانrsm.kashanu.ac.ir/article-1-144-fa.pdf · Ê ] Á Æ Â] 99(5 Âf¯M \¸« ®Ì¿Á e¿cZ^ Zv» à Z¼ , ¹ ZÆq|¸m Z ] Ê¿Y€v]

49 ...بررسی وبوشهر VVER-1000 رآکتورقلب نوترونیکمحاسبات 2جلد چهارم، شماره

هاي کنترل در مجتمع سوخت محل قرارگیري میله :)3(شکل

هاي کنترل میلهمختلف هاي محل قرارگیري گروه: )4(شکل

نتایج . 4 10و 9ي ها هبه بررسی ارزش میله کنترل گروتحقیق در این

Hot Zeroدر حالت وگذاري در شرایط سیکل اول سوخت

Power حالت .پرداخته شد Hot Zero Power بهاشاره C˚ ترتیب به حدودهاي دارد که فشار و دماي کاري ب مرحله

پائین باقی 2%ولی توان در حد رسد می bar70 و 286سازي انجام شده، در آزمایی شبیه نظور راستیمبه .]7[ماند می

هاي کنترلی و گرالی میله کنترل براي تمام گروهابتدا ارزش انتبا دست آمده هتوسط کد محاسبه و سپس مقادیر ب 10گروه

گردید و میزان بوشهر مقایسه FSAR هاي موجود در داده .]9[ بوددر حد قابل قبولی ) 2(خطا مطابق جدول

کنترلهاي ارزش انتگرالی میله ): 2(جدول

خطا FSAR MCNP ارزش انتگرالی

بر حسب 10میله کنترل گروه %Dr

77/0 6206/0 004756/0

کل میله هاي کنترل بر حسب %Dr

20/9 4832/9 026860/0

، 10هاي کنترل گروه ه ارزش میلهمحاسبدر ادامه به منظور وارد Hot Zero Powerمرحله، در شرایط 10آنها را در

شان ن) 6(و ) 5(شکل هاي در حاصل نتایج که قلب نمودیم .داده شده است

و نتگرالیبه ترتیب نمودار ارزش ا) 6(و ) 5(هاي شکلشان داده شده اندکی هاي ن شکل. دهند دیفرانسیلی را نشان می

این امر ناشی از البته تفاوت دارد که ها آل آنالت ایدهبا ح آل ایدهحالت . است رآکتورافت و خیزهاي موجود در کارکرد

آل باشد ولی در شروع کار دهد که شار ایده هنگامی رخ میشار از یکنواختی کمتري نسبت به ادامه کارکرد ،رآکتور

بودن ارادهمچون برخوردار است و این امر به علت مسایلی ر است سوخت تازه، عدم وجود سموم نوترون و عواملی دیگ

.کنند که به یکنواحتی شار کمک می

10نمودار انتگرالی ارزش میله کنترل گروه : )5(شکل

Dow

nloa

ded

from

rsm

.kas

hanu

.ac.

ir at

3:2

2 +

0330

on

Sun

day

Dec

embe

r 6t

h 20

20

[ D

OI:

10.2

2052

.4.2

.45

]

Page 6: Ì¿Á e¿cZ^ Zv» 0& - دانشگاه کاشانrsm.kashanu.ac.ir/article-1-144-fa.pdf · Ê ] Á Æ Â] 99(5 Âf¯M \¸« ®Ì¿Á e¿cZ^ Zv» à Z¼ , ¹ ZÆq|¸m Z ] Ê¿Y€v]

2، شماره چهارمجلد ، بهزاد تیموري و خداداد اکبرينصري نصرآباديمهدي 50

10نموداردیفرانسیلی ارزش میله کنترل گروه : )6(شکل

هاي از میله 10شود، گروه مشاهده می) 6(شکل ین ازهمچن

شود، می رآکتورسانتیمتري که وارد قلب 60ارزش کنترل تا سانتیمتري، 200تا 20از ارتفاع . اي ندارد اثر قابل مالحظه

افزایش یافته و بیشترین رآکتورارزش میله و اثر آن بر قلب له کنترل به افتد که می ء رآکتیویته در موقعیتی اتفاق میالقا

در این . باشد قرار گرفته رآکتورلب متري داخل ق 2اندازه برابر تقریباً رآکتوری به قلب رآکتیویته القایحالت

pcm/cm1/2 پس از آن وارد کردن بیشتر میله .رسد می، ارزش میله کنترل کاهش رآکتورکنترل در داخل قلب

براي ارزش ) 6(ه شده در شکل مقایسه نتایج نمایاند .یابد میمرجع ) 9(کل با نتایج حاصل از ش 10هاي کنترل گروه میله

خوبی را گروه توافق نسبتاًهمین هاي ارزش میلهمربوط به 3 . دهد نشان می

را 10، گروه 9هاي کنترل گروه براي محاسبه ارزش میلهگروه هاي کنترل کامل وارد قلب نمودیم و سپس میلهبه طور

وارد قلب Hot Zeroمرحله، تحت شرایط 10نیز در 9نشان داده شده ) 8(و ) 7(ل هاي شکنتایج حاصل در . شدند .است

ها در داخل هاي کنترل، با وارد شدن آن از میله 9گروه رآکتوری به قلب متري، رآکتیویته القای 2فاع حدود قلب تا ارت

pcm/cm5/3 صورت خطی افزایش یافته و به حدود هب تقریباًپس از آن با وارد کردن بیشتر میله کنترل تا ارتفاع . رسد می

صورت ثابت هب متري، این رآکتیویته تقریباً 65/2قریبا تدر ادامه با وارد کردن بیشتر میله کنترل به داخل قلب، . ماند می

ارزش میله کاهش یافته و شیب این کاهش بیشتر از شیب .افزایش است

9نمودار انتگرالی ارزش میله کنترل گروه : )7(شکل

9میله کنترل گروه نموداردیفرانسیلی ارزش: )8(شکل

بحث و نتیجه گیري . 5چنین استدالل کرد که با بررسی نتایج حاصل از کد می توان

نمودارهاي دیفرانسیلی ارزش رآکتیویته براي گروه ند چ هرولی ،طور کامل با حالت ایده آل مطابق نیستند هب 10و 9هاي

همچنین با مقایسه ارزش. داراي رفتاري قابل قبول هستندا هم مالحظه می شود که ارزش ب 10و 9هاي گروه هاي یلهم

به دلیلاین اختالف . بیشتر است 10از 9هاي گروه میلههاي میلهبیشتر تفاوت در محل قرارگیري و همچنین تعداد

.است 9کنترل گروه

Dow

nloa

ded

from

rsm

.kas

hanu

.ac.

ir at

3:2

2 +

0330

on

Sun

day

Dec

embe

r 6t

h 20

20

[ D

OI:

10.2

2052

.4.2

.45

]

Page 7: Ì¿Á e¿cZ^ Zv» 0& - دانشگاه کاشانrsm.kashanu.ac.ir/article-1-144-fa.pdf · Ê ] Á Æ Â] 99(5 Âf¯M \¸« ®Ì¿Á e¿cZ^ Zv» à Z¼ , ¹ ZÆq|¸m Z ] Ê¿Y€v]

51 ...بررسی وبوشهر VVER-1000 رآکتورقلب نوترونیکمحاسبات 2جلد چهارم، شماره

مراجع. 6

[1] M. Rafiei Karahroudi, et al., Optimization of designing the core fuel loading pattern in a VVER-1000 nuclear power reactor using the genetic algorithm. Annals of Nuclear Energy 57 (2013) 142–150.

[2] Preliminary Safety Analysis Report, (PSAR) of Nuclear Power Plant, Iran 1 and 2, Vol. 1 and 2, KWU (1976).

[3] E.K. Lee, etal., New dynamic method to measure rod worth in zero power physics test at PWR startup. Annals of Nuclear Energy 32 (2005) 1457–1475.

[4] F. Faghihi, et al., Reactivity coefficients simulation of the Iranian VVER-1000 nuclear reactor using WIMS and CITATION codes. Progress in Nuclear Energy 49 (2007) 68-78.

[5] A.H. Fadaei, et al., Control rod worth calculation for VVER-1000 nuclear reactor

using WIMS and CITATION codes. Progress in Nuclear Energy 51(1) (2009) 184-191.

[6] Los Alamos National Laboratory, Monte Carlo N-Particle Transport Code. MCNPX User’s Manual. Version 2.4.0, LA-CP-02-408 (2002).

[7] M.N. Nasrabadi, et al., Analysis of Self-Sustained Nuclear Fission Wave Evolution in a Fast Critical Reactor. Journal of computational methods in engineering, 33(1) (2014) 101-111.

[8] Bushehr Nuclear Power Plant, Final Safety Analysis Report (FSAR), Technical Report, Chapter 4 (2003).

[9] N. Taheranpour, et al., Development of practical method using a Monte Carlo code for evaluation of optimum fuel pitch in a typical VVER-1000 core. Annals of Nuclear Energy 54 (2013)129–133.

Dow

nloa

ded

from

rsm

.kas

hanu

.ac.

ir at

3:2

2 +

0330

on

Sun

day

Dec

embe

r 6t

h 20

20

[ D

OI:

10.2

2052

.4.2

.45

]