رضا پورایمانی

بررسی و امکانسنجی استفاده از جاذب سوختنی گادولونیوم در راکتور بوشهر به منظور افزایش طول سیکل امروزه افزایش سوختگی سوخت و طول سیکل ، به منظور کاهش مصرف سوخت، میزان هزینه تولید برق و پسماند سوخت از اهداف اصلی در نیروگاههای هستهای است. به علت کمبود منابع اورانیوم درایران و همچنین به کارگیری سوخت جدید در راکتور قدرت بوشهر ) ،(WWER-1000استفاده از جاذبهای سوختنی یکپارچه) ،(Integrated Burnable Absorbers, IBAدارای اهمیت ویژه ای است. در مرحله اول این پژوهش، در فاز سلولی، پس از شبیهسازی سهبعدی توسط کد ،MCNPX2.6پارامترهای نوترونیک شامل بررسی تغییرات ضریب تکثیر بینهایت نسبت به فرسایش سوخت، نوسان راکتیویته و توزیع توان جاذبهای سوختنی یکپارچه شامل Er2O3-UO2 ،Gd2O3-UO2و Dy2O3-UO2مورد ارزیابی قرارگرفت. پنج نوع مجتمع شامل یک نوع مجتمع بدون جاذب و چهار نوع مجتمع با میلههای جاذب استاندارد فعلی ( )CrB2Alبهعلاوه میلههای جاذب گادولونیا، اربیا و دیسپروسیا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج با جاذب فعلی در راکتور بوشهر مقایسه گردید. میتوان نتیجه گرفت که جاذب سوختنی گادولونیوم، با غلظت % 6بیشترین اثر و جاذب سوختنی اربیوم، کمترین اثر را به ترتیب با مقادیر 10893 pcmو 3465 pcmبر روی کاهش مقادیر راکتیویته اولیه در قیاس با وضعیت بدون جاذب دارند و باعث کاهش نوسان راکتیویته به میزان %19نسبت به جاذب فعلی میگردد که باعث انتخاب جاذب مناسب به منظور تضمین امنیت و حفظ شرایط پایای راکتور است. استفاده همزمان از جاذبهای سوختنی گادولونیوم وجاذبهای سوختنی هممحور گادولونیوم-اربیوم بعلاوه یافتن بهترین چیدمان و به تبع آن، بهینه کردن شرایط نوترونیک، باعث افزایش طول سیکل به میزان 1/01GWd/MTUنسبت به طول سیکل راکتور میگردد. همچنین، در ابتدای سیکل، مجتمع سوخت حاوی اربیوم، دارای توزیع یکنواختتر است در حالیکه در انتهای سیکل، مجتمع دارای جاذب گادولونیوم دارای توزیع توان یکنواختتری نسبت به جاذب فعلی در مجتمع میباشد. در مرحله دوم این پژوهش، در فاز قلب، طراحی قلب یک راکتور پیشنهادی جدید با استفاده از جاذبهای سوختنی با هدف افزایش طول سیکل و بدون ایجاد تغییرات اساسی در ساختار قلب راکتور بوشهر ارائه شده است. پژوهش حاضر بر اساس واقعیتهایی است که برای راکتور بوشهر اتفاق خواهد افتاد و همزمان با تغییرات عملیاتی و اصلاحات گام به گام راکتور بوشهر در آینده نزدیک است. ارزیابی نوترونیک قلب راکتور پیشنهادی شامل محاسبات فرسایش سوخت، نوسان راکتیویته، توزیع توان بیشینه، مقدار غلظت بحرانی اسید بوریک، تغییرات راکتیویته ناشی از دمای کندکننده و اندازهگیری طول سیکل میباشد. محاسبات، گسترش طول سیکل به 366روز در راکتور پیشنهادی نسبت به طول سیکل راکتور بوشهر را نشان میدهد که متناظر با افزایش سوختگی سوخت به میزان 2/45 GWd/MTU است. راکتور پیشنهادی با راکتور ،TVS-2Mطرح روسی نیز مقایسه شده است. نتایج، حاکی از صرفه اقتصادی مطلوبتر راکتور پیشنهادی نسبت به راکتور روسها است. در مرحله سوم، بهینه سازی با استفاده از الگوریتم هوشمند گروه ذرات ) (PSOبرای به دست آوردن چیدمان بهینه مجتمعهای دارای جاذب سوختنی گادولونیوم که دارای بهترین حالت از لحاظ پارامترهای نوترونیک باشند، برای قلب راکتور بوشهر انجام شد و از نتایج محاسبات دو مرحله قبل نیز الهام گرفته شد.