A Kínai Kísérleti Gyorsreaktor (CEFR) indítási méréseinek elemzése Serpent Monte Carlo kóddal
A Kínai Kísérleti Gyorsreaktor (CEFR) az első gyorsreaktor Kínában, amely első kritikusságát 2010-ben érte el. A reaktor maximális termikus teljesítménye kicsi, mindössze 65 MW. Hűtőközegként nátriumot használnak, az üzemanyag pedig 64 wt% dúsítású urán. Összesen 79 üzemanyag-kazetta és 8 szabályozó-kazetta található a reaktorban, valamint a kifolyás csökkentése és a radioaktív sugárzás gyengítése céljából acél illetve bórtartalmú kazetták veszik körbe az üzemanyagot.
A geometriai adatokat és anyagi paramétereket, amely alapján a modellemet készítettem egy NAÜ által koordinált kutatási projekt keretében publikálták, amely jelenleg is folyamatban van. Ebben veszek részt én is az MTA EK révén. A modellemet Serpentben készítettem el, ami Monte Carlo módszeren alapuló sztochasztikus kód. A szimulációk során a Serpent 2.1.31-es verzióját és nukleáris adatbázisként az ENDFB8.0 könyvtárat használtam.
A méréseket Kínában a névleges teljesítmény 0.1%-án végezték. Ezért nem vettem számításba a termodinamikai folyamatokat a szimulációkban.
A kritikussági kísérlet során a zónát fokozatosan töltik fel fűtőelemekkel, míg elérik a kritikusságot. Én az egyes üzemanyag-kazetta számoknál határoztam meg a sokszorozási tényező értékét. A szabályozó rudak értékességének vizsgálata során, egyes rudak, illetve rúdcsoportok integrális rúdértékességét számoltam ki. A rudak beejtése előtti és utáni sokszorozási tényező értékekből. A következő kísérletnél egyes pozíciókban lévő üzemanyag-kazettákat cseréltem ki olyanra, amelyekben nincs nátrium. Ehhez speciális leszigetelt üzemanyag-kazettákat helyeztem be. A csere előtti illetve utáni sokszorozási tényezőkből meg tudtam határozni a reaktivitás különbséget, amely nem más, mint a reaktivitás üreg-együtthatója. A hűtőközeg hőmérsékleti reaktivitás tényezőjét is kiszámoltam. Ehhez öt különböző hőmérsékleten határoztam meg a sokszorozási tényezőt. Ezekből reaktivitást számoltam és ábrázolva majd egyenest illesztve a kapott pontokra kaptam meg a hűtőközeg hőmérsékleti reaktivitás tényezőjét. Figyelembe vettem a kazetták hőtágulását, mind radiális mind axiális irányban, illetve a doppler effektust is az üzemanyagnál. A következő mérésnél azt vizsgáltam, hogy ha egy fűtőelemet egy acélkazettára cserélek, akkor mekkora lesz a reaktivitás változás. Ezzel az egyes kazetták értékességét lehet meghatározni. Még egy indítási mérés volt, amit megcsináltam ez pedig a fólia aktiváció. Itt különféle fóliákat helyeztek 8 különböző radiális pozícióba majd ezután 13 különböző axiális pozícióba. Én a reakció rátákat határoztam meg. Ehhez a szimulációban detektorokat helyeztem a kívánt pozíciókba majd a kapott fluxus spektrum és az adott reakcióra érvényes hatáskeresztmetszet szorzatát integráltam energia szerint.
Ezek után még reaktivitás-tényezők számítását végeztem el, mint például a doppler tényező, részletesebb üregtényező. Ezen feladatok célja a CEFR-ben végbemenő reaktorfizikai folyamatok mélyebb megértése volt.
szerző
-
Tóth Martos
Energetikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Batki Bálint
Tudományos munkatárs, Energiatudományi Kutatóközpont (külső)