ALLEGRO Reaktorral Kapcsolatos Reaktorfizikai Kihívások XV. MNT Szimpózium 2016.12.08-09. Pónya Petra BME NTI Czifrus Szabolcs BME NTI
ALLEGRO Hélium hűtésű gyorsreaktor IV. Generációs prototípus reaktor Gázhűtésű Gyorsreaktor (GFR) koncepció Új típusú karbid üzemanyag viselkedésének vizsgálata üzemi körülmények között Üzemanyag típusok: Kezdő zónakonfiguráció: MOX vagy UO 2 (?) + kísérletikazetta helyek Végső zónakialakítás: karbid üzemanyag a teljes zónában Budapest Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Nukleáris Technikai Intézet
ALLEGRO zóna horizontális keresztmetszeti ábrája Hűtőközeg Radiális reflektorok Biztonságvédelmi kazetták (DSD) Kísérleti-kazetta helyek Radiális árnyékoló kazetták Üzemanyag-kazetták Szabályozó és biztonságvédelmi kazetták (CSD) y x
Üzemanyag-kazetta és CSD/DSD kazetta horizontális keresztmetszeti ábrája Üzemanyag kazetta CSD/DSD kazetta Kazetta burkolat Hélium hűtőközeg Üzemanyag pálca Vezető cső Burkolat Belső vezető csatorna Hűtőközeg B 4 C abszorbens rudak y x
Bizonytalanságok és problémák Belső pozíciókban lévő szabályozórudak reaktivitás-értékessége szokatlanul magas Kis pozíció váltás nagy reaktivitás felszabadulást eredményez REA esetén is nagy reaktivitás felszabadulás Induló zóna üzemanyaga: MOX UO 2? UO 2 üzemanyag alkalmazása esetén hogyan tehető kritikussá a reaktor?
Szabályozórudak pozíciója Kísérleti-kazetta helyek Üzemanyagkazetták Szabályozó és biztonságvédelmi kazetták (CSD) Biztonságvédelmi kazetták (DSD) y x
Szabályzó rudak reaktivitás-értékessége Zónába behelyezett CSD/DSD kazetták száma k eff Szórás Kazettánkénti reaktivitás értékesség [-] [-] [$] [pcm] CSD és DSD kazetták 10 0.9105 0.00047 3.53 1245 DSD kazetták 4 0.9930 0.00057 2.98 1052 CSD kazetták 6 0.9432 0.00035 4.34 1531 Középső DSD kazetta 1 1.0065 0.00053 8.07 2849 Középső CSD kazetták 3 0.9583 0.00034 7.25 2559 Külső DSD kazetták 3 1.0205 0.00036 1.38 486 Külső CSD kazetták 3 1.0206 0.00037 1.37 483
Középső CSD rudak értékességi görbéje k eff =0,0603 ~3,3 cent/mm
Radiális teljesítményeloszlás kiegyenlítése Pu tartalom Üzemanyag gyűrűk Üa. kazetták száma k eff Szórás Kazettaközi egyenlőtlenségi tényező [%] [-] [-] [-] [-] [-] 25.5 1, 2 81 1.03511 0.00035 1.2488 24 1, 2 12 1.02539 0.00054 1.1948 24 1 3 1.03193 0.00057 1.2624 24 2 9 1.02875 0.00058 1.2528 23 1, 2 12 1.02044 0.00036 1.2008 23 1 3 1.03104 0.00038 1.2527 23 2 9 1.02444 0.00059 1.2600 22 1, 2 12 1.01622 0.00059 1.2151 22 1 3 1.02864 0.00039 1.2534 22 2 9 1.02093 0.00038 1.2537
Kiégés számítás (75 MW th ) 25,5% Pu a teljes zónában 24% Pu a középső 12 üzemanyag-kazettában
Középső CSD rudak kialakításának módosítása B 4 C rudak száma kazettánként B 4 C rudak átmérője k eff Szórás Egy darab CSD reaktivitás értékessége [-] [mm] [-] [-] [$] [pcm] 54 9.1 0.95084 0.00052 7.22 2549 42 9.1 0.95963 0.00047 6.31 2228 54 8.1 0.95965 0.00056 6.31 2227 36 9.1 0.96702 0.00053 5.56 1962 54 7.1 0.96970 0.00054 5.29 1867 36 7.1 0.98337 0.00053 3.94 1389 24 7.1 0.99527 0.00043 2.80 989
Lezárási kritérium teljesülésének vizsgálata Hatáskeresztmetszet-könyvtárak kritikussági benchmark validációs eredményei ALLEGRO-ra vonatkozó korábbi számítások GFR-re vonatkozó korábbi számítások Saját eredmények
Lezárási kritérium teljesülése Behelyezett abszorbens kazetták száma k eff k eff, uncertainty Lezárási kritérium teljesülése [-] [-] [-] [-] 6 CSD 0.97069 0.00028 0.00601 0.98270 Nem 7 DSD 0.97048 0.00044 0.00602 0.98251 Nem 6 CSD + 6 DSD 0.95271 0.00045 0.00602 0.96474 Igen 6 CSD + 7 DSD 0.93788 0.00020 0.00600 0.94989 Igen Bizonytalanságok csökkentését célzó méréssorozat!
UO 2 üzemanyag alkalmazása Hogyan tehető kritikussá a reaktor?
Hogyan tehető kritikussá a reaktor? Lehetséges megoldások: Reflektorgyűrűk számának növelése Üzemanyag/hűtőközeg arány növelése: Üa. pálcák hosszának és átmérőjének növelése Rácstávolság csökkentése Üzemanyag-kazetták számának növelése Más típusú (nagyobb sűrűségű) üzemanyag?
k eff [-] Neutronkiszökés csökkentése 0,86 Extra reflektorgyűrűk alkalmazása réven? 0,85 0,84 0,83 0,82 0,81 0,80 0 1 2 3 4 5 Number of reflector rings
Reaktivitás növelésének lehetőségei Üzemanyag gyűrűk száma Üa. pálcák hossza Üa. pálcák átmérője k eff Szórás [-] [cm] [cm] [-] [-] 0. 5 86 0.54700 0.85431 0.00033 1. 6 96 0.57435 0.96633 0.00036 2. 6 106 0.60170 1.02026 0.00037 3. 6 106 0.57435 0.98605 0.00034 4. 7 96 0.57435 1.00898 0.00038 5. 7 106 0.57435 1.02742 0.00037 6. 7 106 0.60170 1.06262 0.00035
Köszönöm a figyelmet!