Perturbációk elméleti és kísérleti vizsgálata a BME Oktatóreaktorán Horváth András, Kis Dániel Péter, Szatmáry Zoltán XV. Nukleáris Technikai Szimpózium 2016. december 8-9. Paks, Erzsébet Nagyszálloda
Bevezetés Reaktorok biztonsági elemzése adott pontossággal Gyártási pontatlanság, mérési hibák KERETPARAMÉTEREK Eltérés a névleges értéktől technológiai bizonytalanságok Pl: dúsítás, fűtőelem átmérő, pálcaburkolat... Ezek kezelése: DIMITRI (Diffusion en Milieux Tridimensionels) Véges differenciák módszere, több geometria További számítások: CITATION, MCNPX + Mérések: reaktivitás & fluxus
Tesztelés 1D, csupasz és reflektált reaktor
Oktatóreaktor modellek 1. DIMITRI, CITATION
Oktatóreaktor modellek 2. MCNP
Perturbációk létrehozása 1. Töltött alumínium tokok grafit nehézvíz levegő Kadmium - 3 db Összesen 12 reaktivitás mérés
Perturbációk létrehozása 2. DIMITRI és CITATION modellt finomítani kell Új régió: négyzet területe = elemi cella területével
Csoportállandók 1. - THERMOS 15 csoport a termikus tartományban hengeres elemi cella ütközési valószínűségek módszere Input adatok régiónként: Osztópontok, régió sugara [cm], hőmérséklet [K] Anyagi összetétel (ZZAAA) + magsűrűség (cm barn) -1 Kadmium és Al tokok esetében korrekciók (üres tok???) Minta/zóna magasságának aránya a magsűrűségeknél
Csoportállandók 2. - GRACE 40 csoport a lassulási tartományban (esetünkben 4 makrocsoport) Homogén közeg, B 1 egyenletek, Greulig Goertzel-modell Kadmium és Al tokok esetében korrekciók (üres tok???) Minta/elemi cella térfogatának aránya a magsűrűségeknél q V V belső tok cella 0,0909 q V cella V V cella teljes tok 0,8939
Csoportállandók 3. - SCALE Csak zóna, hőmérséklet függés Mikroszkopikus hatáskeresztmetszetek: SCALE CSAS1 modul végtelen rács, 1D, 238 csoport Makroszkopikus hatáskeresztmetszetek 4 csoport SCALE ICE modul Hőmérsékletfüggés sűrűség változásának kezelése? Üzemanyagban nem jelentős (293 K-en vett érték állandó) Moderátorban viszont jelentős Excel XSteam táblázatok
Reaktivitás perturbációk 1. DIMITRI, MCNP 2 módszer: új régió & PERT kártya PERT kártya: közvetlen Δk eff Új anyag nem lehet perturbáció! Nagy változtatás nem lehet a sűrűségben! o Grafit, kadmium? (új anyag, nagy Δρ) o 1. lépés: 10-20 sűrűséggel az alapmodellbe építeni o 2. lépés: több futás, különböző kezdeti sűrűségekről Kérdés: mi lesz az eredő Δk eff? 1 k eff 1 keff,1 1 keff,2
Reaktivitás perturbációk 2. MÉRÉS Minták ejtése / belövése kritikus reaktorba (automata üzem) P = 10 W, AUT=298 mm, KÉZI=472 mm Δρ bevitele automata rúd elmozdul Δρ értéke rúdértékességből Inverz kinetika módszerével (P = aut. min.)
Kadmium Alumínium tok Reaktivitás perturbációk 3. EREDMÉNYEK MCNPX DIMITRI Perturbáció helye Perturbált régió Perturbáló anyag Új régió PERT CITATION Új régió PERT MÉRÉS 1. üres tok -1,32 0,54 1,07-5,07-6,92-2,71 2. F3 kazetta zóna grafit 3,47 0,00 3,64 2,08-2,92-0,23 3. nehézvíz 1,68 4,76 3,42 2,00-4,05 0,45 4. üres tok 1,32 3,26-3,29-5,31-14,16-0,9 5. D8 kazetta víz grafit 3,47 1,07 1,06 1,50-9,31 1,36 6. nehézvíz -0,12 3,9 0,11 0,99-10,38 1,58 7. Cd 1-1,68-0,66-4,39 1,39-6,55 8. D5 kazetta zóna Cd 2-5,75-1,79-11,41 7,70-12,2 9. Cd 3-1,68-1,43-11,78 7,61-8,6 10. Cd 1-1,08 0,77-0,93 2,81-1,13 11. G5 kazetta víz Cd 2-2,04 1,25-2,51 4,95-2,26 12. Cd 3-0,24 0,66-2,48 5,23-1,6
Fluxus perturbációk 1. DIMITRI Közvetlenül még nem számoljuk Matematikai korrektség már igazolt Reaktivitás perturbációkon átmenő fluxus (és adjungált függvény)
Fluxus perturbációk 2. MÉRÉS 6 mérés Cd és tokok mellett (Dy-Al huzal, P = 1 kw, t irr = 6 perc)
További célkitűzések Időfüggő diffúzióegyenlet megoldása Csatolás termohidraulikával (APROS?) REMEG program kiváltása Diffúzió + termohidraulika: Tranziensek kezelése az Oktatóreaktorban Perturbáció: biztonsági elemzések pontosítása
Köszönöm a figyelmet!