دانلود پایان نامه ارشد:تأثیر آسیب دیدگی میله سوخت بر روند پیشرفت حوادث سنگین

(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

عنوان صفحه

فصل اول: کلیات… 2

1-1 مقدمه. 3

1-2 اجزای مختلف راکتورهای هسته‏ای.. 4

1-3 راکتورهای هسته ای قدرت… 8

1-4 انواع راکتور های قدرت… 9

1-4-1 راکتورهای آب سبک…. 9

1-4-2 راکتور آب تحت فشار 10

1-4-3 راکتورهای آب جوشان.. 16

1-4-4 راکتور حرارتی گازی.. 20

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

2-1 مقدمه. 29

2-2 توصیف مجموعه سوخت… 31

2-3 میله سوخت… 33

2-4 انتقال حرارت در فضای خالی بین سوخت و غلاف… 35

2-5 غلاف… 36

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

2-9 پیشینه. 41

فصل سوم: روش تحقیق.. 43

3-1 تاریخچه MCNP.. 44

3-2 واکنش ها و داده های هسته ای.. 44

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول: کلیات… 2

1-1 مقدمه. 3

1-2 اجزای مختلف راکتورهای هسته‏ای.. 4

1-3 راکتورهای هسته ای قدرت… 8

1-4 انواع راکتور های قدرت… 9

1-4-1 راکتورهای آب سبک…. 9

1-4-2 راکتور آب تحت فشار 10

1-4-3 راکتورهای آب جوشان.. 16

1-4-4 راکتور حرارتی گازی.. 20

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

2-1 مقدمه. 29

2-2 توصیف مجموعه سوخت… 31

2-3 میله سوخت… 33

2-4 انتقال حرارت در فضای خالی بین سوخت و غلاف… 35

2-5 غلاف… 36

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

2-9 پیشینه. 41

فصل سوم: روش تحقیق.. 43

3-1 تاریخچه MCNP.. 44

3-2 واکنش ها و داده های هسته ای.. 44

3-3 مشخصات چشمه. 46

3-4 تالی و خروجی.. 46

3-5 هندسه درMCNP.. 47

3-6 پارامترهای مهم MCNP.. 47

3-7 صفحات بازتابنده 48

3-7-1 صفحات و مرزهای سفید. 48

3-7-2 مرزهای تناوبی1 49

3-8 چشمه و معیارهای آن.. 49

3-9 رسم نمودار تالی حین اجرای برنامه. 51

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل.. 53

4-1 مقدمه. 54

4-2 شروع شبیه سازی.. 54

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

4-4 بحث… 71

4-5 توان.. 71

4-5-1 جدولها و نمودارهای شار بر حسب انرژی.. 73

4-5-2 جدولها و نمودارهای شار بر حسب فاصله. 77

4-6 مشاهدات… 83

فصل پنجم : نتیجه گیری… 84

5-1 نتیجه گیری.. 85

5-2 محدودیت ها 85

5-3 پیشنهادات… 85

منابع.. 86

فهرست جداول

عنوان صفحه

جدول 3-1) پارامترهای مهم MCNP.. 47

جدول 3-2) کارت های چشمه. 50

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

عنوان صفحه

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 3-1) هندسه کد MCNP4.. 47

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

عنوان صفحه

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 استفاده 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

3-3 مشخصات چشمه. 46

3-4 تالی و خروجی.. 46

3-5 هندسه درMCNP.. 47

3-6 پارامترهای مهم MCNP.. 47

3-7 صفحات بازتابنده 48

3-7-1 صفحات و مرزهای سفید. 48

3-7-2 مرزهای تناوبی1 49

3-8 چشمه و معیارهای آن.. 49

3-9 رسم نمودار تالی حین اجرای برنامه. 51

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل.. 53

4-1 مقدمه. 54

4-2 شروع شبیه سازی.. 54

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

4-4 بحث… 71

4-5 توان.. 71

4-5-1 جدولها و نمودارهای شار بر حسب انرژی.. 73

4-5-2 جدولها و نمودارهای شار بر حسب فاصله. 77

4-6 مشاهدات… 83

فصل پنجم : نتیجه گیری… 84

5-1 نتیجه گیری.. 85

5-2 محدودیت ها 85

5-3 پیشنهادات… 85

این مطلب را هم بخوانید :