دانشگاه آزاد اسلامی
واحد ارسنجان
دانشکده فنی و مهندسی ،گروه مهندسی هسته ای
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.Sc.)
گرایش : راکتور
عنوان پایان نامه:
تأثیر آسیب دیدگی میله سوخت بر روند پیشرفت حوادث سنگین
استاد راهنما:
جناب آقای دکتر کاووس عباسی
استاد مشاور:
جناب آقای دکتر کیومرث کمالی مقدم
تابستان 1393
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
فهرست مطالب
1-2 اجزای مختلف راکتورهای هستهای.. 4
1-4-5 راکتور های زاینده سریع با فلز مایع(LMFBR/FBR) 26
1-4-6 راکتور های خنک شونده با مواد آلی.. 27
فصل دوم: مجتمع سوخت و المانهای سوخت در راکتورهای هستهای.. 28
2-4 انتقال حرارت در فضای خالی بین سوخت و غلاف… 35
2-6 مواد مورد استفاده در راکتور و غلاف راکتور 37
2-7 مواد مناسب برای غلاف در راکتور 38
2-8 تعریف حالات شکست میله سوخت و محاسبات شکست… 40
3-2 واکنش ها و داده های هسته ای.. 44
3-9 رسم نمودار تالی حین اجرای برنامه. 51
4-3 نمودارهای شار نوترونی و فوتونی ناشی از میله ی سوخت بدون ترک… 56
4-3-1 تغییرات شار برای ترک به ابعاد ( 1/0 × 8/0 × 1/0 سانتی متر ) 59
4-3-2 تغییرات شار برای ترک به ابعاد ( 3/0 × 8/0 × 1/0 سانتی متر ) 61
4-3-3 تغییرات شار برای ترک به ابعاد ( 5/0 × 8/0 × 1/0 سانتی متر ) 63
4-3-4 تغییرات شار برای ترک به ابعاد ( 7/0 × 8/0 × 1/0 سانتی متر ) 65
4-3-5 تغییرات شار برای ترک به ابعاد ( 8/0 × 8/0 × 1/0 سانتی متر ) 67
4-3-6 تغییرات شار برای ترک به ابعاد ( 1 × 8/0 × 1/0 سانتی متر ) 69
4-5-1 جدولها و نمودارهای شار بر حسب انرژی.. 73
4-5-2 جدولها و نمودارهای شار بر حسب فاصله. 77
فهرست جداول
جدول 3-1) پارامترهای مهم MCNP.. 47
جدول 3-3) ثابت های مورد MCNP4C… 52
جدول 4-1) ابعاد قرص سوخت شبیه سازی شده 54
جدول 4-5-1-1) شار نوترونی برحسب انرژی فواصل مختلف قرص سوخت بدون ترک فاصله (cm)a. 73
جدول 4-5-1-2) شار نوترونی برحسب انرژی فواصل مختلف قرص سوخت با ترک ( a ×8 /0×1/0 ) 74
جدول 4-5-1-3) شار فوتونی بر حسب انرژی فواصل مختلف برای قرص سوخت بدون ترک… 75
جدول 4-5-1-4) شار فوتونی برحسب انرژی فواصل مختلف قرص سوخت با ترک ( a ×8 /0×1/0 ) 76
جدول 4-5-2-1) شار خروجی نوترونی برحسب فاصله با ترک به ابعاد ( a ×8 /0×1/0 ) 77
جدول 4-5-2-2) شار خروجی نوترونی برحسب فاصله با ترک در مجتمع سوخت ( a ×8 /0×1/0 ) 78
جدول 4 -5-2-3) شار خروجی نوترونی برحسب فاصله در مجتمع سوخت ( a ×8 /0×1/0 ) 79
جدول 4 -5-2-4) شار خروجی فوتونی برحسب فاصله با ترک به ابعاد ( a ×8 /0×1/0 ) 80
جدول 4 -5-2-5) شار خروجی فوتونی برحسب فاصله در مجتمع سوخت با ترک ( a ×8 /0×1/0 ) 81
جدول 4 -5-2-6) شار خروجی فوتونی برحسب فاصله در مجتمع سوخت با ترک ( a ×8 /0×1/0 ) 82
فهرست شکل ها
شکل 1-1) اجزای اصلی یک راکتور هسته ای.. 5
شکل 1-2) مقطع قلب راکتور تحت فشار 10
شکل 1-3) مولد بخار راکتور آب تحت فشار 11
شکل 1-4) دستگاه فشار راکتور تحت فشار 13
شکل 1-5) نمایش قسمت های اصلی یک دستگاه تغذیه بخار یک راکتور تحت فشار 14
شکل 1-6) یک مجموعه سوخت راکتور تحت راکتور تحت فشار 15
شکل 1-7) سطح مقطع یک راکتور آب جوشان؛جریان آب با پیکانها مشخص شده است… 18
شکل 1-8) عملکرد راکتور حرارتی گازی.. 19
شکل 1-9) راکتور گازی پیشرفته. 21
شکل 1-10) نمودار راکتور گازی درجه بالا MW 25
شکل 1-11) نمودار دستگاه بخار در یک راکتور اب سنگین 26
شکل 2-1) دیاگرام طرح تولید و سیکل تجزیه فعالیت محصولات شکاف در مدار خنک کننده اولیه 30
شکل 2-2) طرح یک مجتمع سوخت1000- VVER 33
شکل 2-3) حالات شکست و اندازه گیری های شکست توجه آنالیز واکنشی مبنی بر مطالعه SNL 41
شکل 3-2) تعریف مرزهای سفید. 48
شکل 3-3) تعریف مرزهای تناوبی.. 49
شکل 3-4) چشمهی نقطهای با انرژی هیستوگرامی.. 51
شکل 4-1) میله سوخت شبیه سازی پژوهش…. 55
شکل 4-2) شبیه سازی میله سوخت درون قلب راکتور به کمک کد MCNP.. 56
شکل 4-3) نمایی از بالا ی قرص و ترک وارد برآن.. 56
فهرست نمودارها
نمودار4- 1) شار نوترونی قرص سوخت در فاصله 4/0سانتی متری بدون ترک… 57
نمودار 4-2) شار نوترونی قرص سوخت در فاصله 5 سانتی متری بدون ترک… 57
نمودار4-3) شار فوتونی قرص سوخت در فاصله 4/0 سانتی متری بدون ترک… 58
نمودار4-4) شار فوتونی قرص سوخت در فاصله 5 سانتی متری بدون ترک… 58
نمودار 4-3-1-1) شار نوترونی قرص سوخت در فاصله 4/0 سانتی متری همراه با ترک… 59
نمودار 4-3-1-2) شار نوترونی قرص سوخت در فاصله 5 سانتی متری همراه با ترک… 59
نمودار 4-3-1-3) شار فوتونی قرص سوخت در فاصله 4/0 سانتی متری همراه با ترک… 60
نمودار 4-3-1-4) شار فوتونی قرص سوخت در فاصله 5 سانتی متری همراه با ترک… 60
نمودار 4-3-2-1) شار نوترونی در فاصله 4/0 سانتی متری همراه با ترک… 61
نمودار 4-3-2-2) شار نوترونی در فاصله 5 سانتی متری همراه با ترک… 61
نمودار 4-3-2-3) شار فوتونی در فاصله 4/0 سانتی متری همراه با ترک… 62
نمودار 4-3-2-4) شار فوتونی در فاصله 5 سانتی متری همراه با ترک… 62
نمودار 4-3-3-1) شار نوترونی در فاصله 4/0 سانتی متری همراه با ترک… 63
نمودار 4-3-3-2) شار نوترونی در فاصله 5 سانتی متری همراه با ترک… 63
نمودار 4-3-3-3) شار فوتونی در فاصله 4/0 سانتی متری همراه با ترک… 64
نمودار 4-3-3-4) شار فوتونی در فاصله 5 سانتی متری همراه با ترک… 64
نمودار 4-3-4-1) شار نوترونی در فاصله 4/0 سانتی متری همراه با ترک… 65
نمودار 4-3-4-2) شار نوترونی در فاصله 5 سانتی متری همراه با ترک… 65
نمودار 4-3-4-3) شار فوتونی در فاصله 4/0 سانتی متری همراه با ترک… 66
نمودار 4-3-4-4) شار فوتونی در فاصله 5 سانتی متری همراه با ترک… 66
نمودار 4-3-5-1) شار نوترونی در فاصله 4/0 سانتی متری همراه با ترک… 67
نمودار 4-3-5-2) شار نوترونی در فاصله 5 سانتی متری همراه با ترک… 67
نمودار 4-3-5-3) شار فوتونی در فاصله 0.4 سانتی متری همراه با ترک… 68
نمودار 4-3-5-4) شار فوتونی در فاصله 5 سانتی متری همراه با ترک… 68
نمودار 4-3-6-1) شار نوترونی در فاصله 4/0 سانتی متری همراه با ترک… 69
نمودار 4-3-6-2) شار نوترونی در فاصله 5 سانتی متری همراه با ترک… 69
نمودار 4-3-6-3) شار فوتونی در فاصله 4/0 سانتی متری همراه با ترک… 70
نمودار 4-3-6-4) شار فوتونی در فاصله 5 سانتی متری همراه با ترک… 70
نمودار 4 -5-1-1) شار نوترونی بر حسب انرژی در فواصل مختلف برای قرص سوخت بدون ترک… 73
نمودار 4 -5-1-2) شار نوترونی برحسب انرژی در فواصل مختلف برای قرص سوخت با ترک… 74
نمودار 4-5-1-3) شار فوتونی بر حسب انرژی در فواصل مختلف برای قرص سوخت بدون ترک… 75
نمودار 4-5-1-4) شار فوتونی بر حسب انرژی فواصل مختلف قرص سوخت با ترک ( a ×8 /0×1/0 ) 76
نمودار 4-5-2-1) شار خروجی نوترونی برحسب فاصله با ترک به ابعاد ( a ×8 /0×1/0 ) 77
نمودار 4-5-2-2) شار خروجی نوترونی برحسب فاصله با ترک در مجتمع سوخت ( a ×8 /0×1/0 ) 78
نمودار 4- 5-2-3) شار خروجی نوترونی برحسب فاصله در مجتمع سوخت به ابعاد ( a ×8 /0×1/0 ) 79
نمودار 4-5-2-4) شار خروجی فوتونی برحسب فاصله با ترک به ابعاد ( a ×8 /0×1/0 ) 80
نمودار 4-5-2-5) شار خروجی فوتونی برحسب فاصله در مجتمع سوخت با ترک ( a ×8 /0×1/0 ) 81
نمودار 4-5-2-6) شار خروجی فوتونی برحسب فاصله در مجتمع سوخت با ترک ( a ×8 /0×1/0 ) 82
چکیده
در روند حادثه های شدید (Severe Accident) قرص های سوخت دچار تورم شده و سپس باعث وارد کردن آسیب به غلاف سوخت و در نتیجه شکستگی غلاف می گردد. شکستگی غلاف باعث آسیب به میله ی سوخت مجاور و تغییر شار در ناحیه ی مورد نظر و میگردد.
در این تحقیق اثر تورم عناصر سوخت روی شارهای نوترون و گاما با بهره گرفتن از کدMCNP4C مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا یک المان سوخت به شکل استوانه ای که حاوی سوخت UO2 با غنای 5% ، طول 4/67 سانتی متر و شعاع 1 سانتی متر است بعنوان هندسهء مسئله در نظر گرفته شده است. سپس یک ترک که ابعاد آن از محور مرکزی سوخت تا سطح خارجی سوخت گسترش می یابد ، روی قرص ایجاد می شود. پس از کامل کردن هندسهء شار نوترونی و شارگامایی برای فواصل مختلف یعنی 1 ، 2 ، 3 ، 5 ، 20 و 50 سانتی متری از محور مرکزی سوخت محاسبه شده است.
شار گاما و نوترون ، همچنین برای ترک هایی با ابعاد مختلف نیز محاسبه گردیده است . نتایج حاصل نشان می دهد که تغییرات شارهای گاما و نوترون برای فواصل 5 سانتی متری و بیشتر تغییرات قابل ملاحظه ای را نشان می دهد.
کلمات کلیدی: قرص سوخت ، غلاف سوخت ، شار نوترون
1فصل اول
کلیات
1-1 مقدمه
شکست در میله های سوخت می تواند منجر به حوادث خطرناکی مانند پخش پاره های شکافت که حاوی مواد رادیواکتیو می باشند در قلب راکتور و همچنین درون مایع خنک کننده شود. علاوه بر این شکست میله های سوخت باعث آسیب به میله های کناری و در نتیجه گسترش این آسیب دیدگی به نواحی دیگر قلب و سپس انسداد کانالهای جریان خنک کننده و در نهایت ذوب قلب شود. ما قصد داریم تغییرات شار نوترونی و توزیع توان تولید شده هنگام بروز آسیب در یک میله ی سوخت را به کمک کد MCNP که بر پایه الگوریتم مونت – کارلو می باشد شبیه سازی کنیم.
علل خرابی یک میله یا قرص سوخت می تواند به صورت زیر باشد :
1- وجود مواد زائد یا ناخالصی درون قرص سوخت
2- خرابی ناشی از فرسودگی و خوردگی درون قرص سوخت
3- خرابی ناشی از خوردگی و اکسیداسیون غلاف سوخت
4- انبساط غیر عادی قرص های سوخت و وارد کردن فشار به یکدیگر
یکی از نتایج خرابی و شکست میله های سوخت میزان رادیو اکتیو وارد شده به خنک کننده می باشد که از جمله این مواد رادیواکتیو پاره های شکافت مانند زنون و ید هستند. با بهره گرفتن از میزان غلظت مواد رادیواکتیو وارده شده به خنک کننده و توزیع آنها در قلب می توان به موقعیت خرابی سوخت پی برد.
به دلیل شکافت های هسته ایی غیر قابل پیش بینی ، میزان توان تولید شده در هر ناحیه از سوخت میتواند تغییر کند و این تغییرات می تواند برای قلب مشکل آفرین باشد. خصوصیات مربوط به تغییرات رادیو اکتیویتهی خنک کننده در نتیجه زنون و ید به دلیل شکست هر کدام از میلهی سوخت می تواند با بررسی میزان سوختن سوخت در هنگام شکست ، ابعاد شکستن غلاف و موقعیت شکست در طول غلاف آهنگ جذب غلاف تعیین گردد. [1]
ما در این پژوهش آسیب دیدگی قرص سوخت را بصورت یک ترک که از وتر قرص و به ارتفاع مشخصی تا سطح قرص گسترش یافته است را در نظر می گیریم و سپس بوسیله کد MCNP تغییرات شار نوترون و پرتو گاما را برای دو وضعیت قرص با ترک و بدون ترک محاسبه کرده و با هم مقایسه می کنیم.
تغییرات شار در ناحیه ی آسیب دیدگی باعث تغییرات توان در نتیجه تغییرات دما می شود که این تغییر دما به نوبه ی خود می تواند باعث بر هم زدن توزیع دمایی در ناحیه ی آسیب دیدگی و در نتیجه شوک های گرمایی به میله های دیگر سوخت گردد.
هدف اصلی این تحقیق این است که آیا آسیب دیدگی یک قرص سوخت و در نتیجه یک میله ی سوخت تاثیر قابل توجهی روی شار نوترون و پرتوهای گاما می گذارد که بتوان با آشکار سازی این تغییرات ، محل آسیب دیدگی را قبل از وقوع حادثه ی جدی پیدا کرد یا نه ؟
در این پروژه از ترک های بسیار کوچک شروع کرده و سپس با گسترش پهنای ترکها که نشانه پیشرفت خرابی المان سوخت می باشد تغییرات شار را بررسی می کنیم. بنابراین می توان تاثیر این خرابی را در بوجود آمدن یک حادثه در راکتور پیش بینی نمود.
تعداد صفحه : 103
قیمت :14700 تومان
بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد
و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.
پشتیبانی سایت : * parsavahedi.t@gmail.com
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
[add_to_cart id=153736]
