Tính toán và đánh giá á thông số vật lý ủa lò phản ứng hạt nhân ap 1000

Đầu tiên, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầ hướng dẫn Viện trưởng y Viện Kỹ thuật H t nhân và Vạ ật lý Môi trường – TS.. Trần Kim Tuấn đã định hình cho tôi lựa chọ ền đ tài và tận

TR Ạ NG THÁI T H Ớ I Ạ N CHO LÒ PH Ả N Ứ NG H Ạ T NHÂN

Phương trình thông lượng nơtrôn củ a lò ph n ng h ả ứ ạ t nhân

dụng keff sao cho lò phản ứng luôn ph i giả ữ ở ạ tr ng thái tới hạn khi hoạ ột đ ng.

CHƯƠNG TRÌNH MCNP 5.0 Ứ NG D Ụ NG TRONG TÍNH TOÁN T Ớ I H Ạ N

Các l ệ nh quan tr ọ ng MCNP 5.0 s ử ụ d ng trong quá trình mô ph ỏ ng t ớ i h ạ n lò ph ả n ứ ng h ạ t nhân

phỏng tới hạn lò phả ứn ng hạt nhân [ 63, , 11] a Th

Kết quả của quá trình tính toán bao gồm các thông số như dòng hạt, thông lượng hạt, phân bố năng lượng, liều hấp thụ, năng lượng tích lũy trong vật liệu, năng lượng phân hạch và liều bức xạ, được chuẩn hóa cho từng hạt Có 7 loại tally chuẩn ẩn cho nơtrôn, 6 loại cho photon và 4 loại cho electron (bảng 2.1) Các dòng lệnh không yêu cầu nhất thiết phải có dữ liệu đầu vào, nhưng nếu không được cung cấp, sẽ không có đánh giá nào được in ra khi bài toán chạy Trong tính toán tới hạn kcode, tally chuẩn được lấy theo từng thế hệ nơtrôn phân hạch, với thành phần đóng góp từ nguồn và các sự kiện va chạm ngẫu nhiên.

Bảng 2.1 Các loại tally lấy ra

Kết quả Tally cho thấy đơn vị của Fn là N(P,E) với F1 đại diện cho dòng tán xạ trên mặt hạt tính bằng MeV F2 thể hiện thông lượng trung bình trên mặt hạt với đơn vị MeV/cm², trong khi F4 chỉ ra thông lượng trung bình trên ô mạng.

(cell) hạt/cm 2 MeV/cm 2

F5: N,P Thông lư ng qua Detector điợ ểm hay đầu dò hạt/cm 2 MeV/cm 2

F6:N((N&P),P) Năng lư ng tích lũy trung bình trong ợ ô mạng (cell)

F7: N Năng lượng phân hạch tích lũy trung bình trong ô mạng (cell)

F8:P(E, (P,E)) Phân bố năng lượng c a xung ra ghi ủ trên Detector hay trong đầu dò

F8:E Đi n tích đưệ ợc tích lũy trong

* Lệnh đánhgiá thông lượng mặt và ô mạng Đánh giá này dùng cho F1, F2, F4, F6 hoặc F7

Fn:pl S 1 …S i trong đó hoặc F7 là ô mạng s dử ụng cho các cell còn đối với F1, F2 là mặt ngoài cell )

Cần lưu ý rằng tally F2 yêu cầu phải có diện tích bao ngoài ổn định cho một cell, không chỉ một mặt nào đó Để thực hiện một phần của mệnh đề, cần sử dụng thêm th FSn và SDn Những cell hoặc mặt được đặt trong ngoặc có nghĩa là tally được áp dụng cho tổ hợp cell và mặt đó Ký hiệu T có thể được đặt sau cùng của cấu trúc lệnh, cho phép lấy tổng kết quả trong các bin tally.

* Lệnh đánh giá thông lượng detector đi m hay để ầu dò (F5)

● Cấu trúc lệnh cho dete tor có dc ạng điểm:

Fn:pl X Y Z ± R o trong đó: n là s ốtally kết thúc bằng 5; pl hlà ạt nơtrôn hoặc hạt photon;

X Y Z là tọa độ của đầu dò trong hệ thống detector Bán kính hình cầu bao quanh đầu dò được ký hiệu là ± Ro, trong đó +Ro tương ứng với bán kính đơn vị là centimet, còn -Ro đại diện cho bán kính đơn vị là quãng chạy tự do trung bình.

● Cấu trúc lệnh cho dete tor có dc ạng nhẫn:

Fna:pl a 0 r ± R 0 n là số tally kết thúc bằng 5; a là X, Y hoặc Z; pl là nơtrôn hoặc photon; a 0 là khoảng cách dọc trục mà detector được đặt gần đó; r là bán kính hình nhẫn tính bằng cm.

R 0 là bán kính cầu xung quanh một điểm trên Detector [cm]

Tally F5 cho phép l y kấ ết quả trên nhiều detector một lúc

* Lệnh đánh giá độ cao xung (F8)

En8: j 1 j 2 j 3 …j m trong đó n8 là sốtally ; q là loại bức x ạn, p hoặc e ; k là cell được khai báo làm đầu dò ; j 1 j 2 j 3 j m là các giá trịnăng lượng cần đánh giá độ cao xung

Tally F8 dùng đ đánh giá để ộ cao c a xung ng v i các mủ ứ ớ ức năng lượng của xung khác nhau được hình thành trong đầu dò

* Các tally cho m t, cell trong vặ ấn đề hình h c l p và hình họ ặ ọc lưới

Cấu trúc lệnh đơn giản:

Cấu trúc lệnh tổng quát:

Fn:pl S 1 (S 2 …S 3 ) ((S 4 S 5 ) 1,0416 cm)

Dựa vào công thức keff=k∞.PτPL, chúng ta có thể dễ dàng xác định xác suất Pτ để tránh rò rỉ nơtrôn nhanh Xác suất tránh rò rỉ nơtrôn do khuếch tán gần như đạt giá trị 1, cho thấy khả năng rò rỉ nơtrôn là rất thấp.

Với hai cách tiếp cận trên làm cơ sở nghiên cứu, mô ph ng tính toán ỏ

Hình 4.2: Sựtương quan k eff , ρvà độ làm gi u c a thanh nhiên li u h u ầ ủ ệ ữ h n ạ

Bài toán 2

a Giá trị ệ ố h s nhân hi u dệ ụng (keff) với một bó nhiên liệu ch nhiên liỉ ệu

UO2 không có thanh điều khiển và thanh chất neutron với chiều dài vô hạn, với độ làm giàu 2,35%; 3,4%; và 4,45% Các giá trị này được tính toán bằng chương trình MCNP 5.0 với dữ liệu đầu vào đã được thiết lập, và kết quả được trình bày trong bảng kết quả 4.3.

■ Đánh giá và nhận xét:

Trong nghiên cứu về nhiên liệu UO2 với chiều dài vô hạn, độ làm giàu được khảo sát ở ba mức 2,35%; 3,4% và 4,45% Để đạt được sai số R=2σ với độ tin cậy 95%, sau khi bỏ qua 25 chu kỳ ban đầu, kết quả thu được ở chu kỳ thứ 225 cho thấy số neutron trong một chu kỳ là 15.000 neutron Cụ thể, với độ làm giàu 2,35%, giá trị k_eff là 1,04531 ± 0,00058; với 3,4%, k_eff là 1,16121 ± 0,0006; và với 4,45%, k_eff là 1,24377 ± 0,0006, tất cả đều với độ tin cậy 95%.

Khi tăng độ làm giàu của nhiên liệu từ 2,35% lên 3,4% và 4,45%, hệ số nhân hiệu dụng keff đã tăng đáng kể từ keff = 1,04531 ± 0,00058 Kết quả này được dựa trên dữ liệu từ bảng 4.3 cùng với một bộ nhiên liệu có chiều dài vô hạn.

Giá trị keff là 1,24377 ± 0,0006, trong khi độ phản ứng tăng từ 0,04334 lên 0,19480 Sự tương quan giữa độ làm giàu của nhiên liệu và giá trị keff tuân theo quy luật hàm số logarit, với các phương trình y = 0,3036.logex + 2,1867 và y = 0,234.logex + 0,9271, như được thể hiện trong hình 4.3.

Bảng 4.3: Kết quảbài toán 2 với một bó nhiên liệu vô hạn theo độ làm giầu

S lố ịch sử ủ c a nguồn Giá trị keff Giá trị ρ Độ l ch chu n ệ ẩ

Bảng 4.4: Kết quảbài toán 2 với một bó nhiên liệu hữu hạn theo độ làm giầu

S lố ịch sử ủ c a nguồn Giá trị keff Giá trị ρ Độ l ch chu n ệ ẩ

Từ bảng 4.4, với một bó nhiên liệu hữu hạn và các mức độ làm giàu tương ứng là 2,35%; 3,4% và 4,45%, để đạt được sai số R=2σ với độ tin cậy 95%, sau khi bão hòa 25 chu kỳ ban đầu và theo dõi 225 chu kỳ tiếp theo, kết quả mong đợi cho số lượng neutron là 15000 Cụ thể, với độ làm giàu 2,35%, giá trị keff được xác định.

=1,04610 ± 0,00054 độ tin cậy 95% , độ làm gi u 3,4% thì kầ eff = 1,16190 ± 0,00056 độ tin cậy 95%, và độ làm giầu 4,45% thì keff = 1,24251 ± 0,0006 độ tin cậy 95%

Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi tăng độ làm giàu của nhiên liệu từ 2,35% lên 3,4% và 4,45%, hệ số nhân hiệu dụng keff đã tăng đáng kể từ 1,04610 ± 0,00054 lên 1,24251 ± 0,0006 Đồng thời, độ phân rã cũng tăng từ 0,04406 lên 0,19517 Sự tương quan giữa độ làm giàu của nhiên liệu với giá trị keff và độ phân rã tuân theo quy luật các hàm số logarit, cụ thể là y = 0,3043.logex + 2,1896 và y = 0,2341.logex + 0,9276.

Dựa trên kết quả tính toán từ chương trình MCNP 5.0, cả hai trường hợp bó nhiên liệu dài vô hạn và hữu hạn đều cho thấy hệ số nhân hiệu dụng tương tự nhau Cụ thể, hệ số nhân hiệu dụng tương ứng với ba độ làm giàu 2,35%; 3,4%; và 4,45% lần lượt là 1,04570; 1,11615; và 1,24222, với độ tin cậy cao.

Với các lý do chính như sau:

▪ Chiều dài c a bó nhiên li u hủ ệ ữu hạn 426,72 cm khá lớn so với bán kính của bó nhiên liệu 10,7 cm

Trong cả hai trường hợp, số lượng nơtrôn trong một chu kỳ đạt 15,000, đủ để đánh giá và so sánh giá trị tính toán hiệu quả Các bó nhiên liệu đều được đặt trong môi trường chất làm chậm là nước và được bao quanh bởi khu vực biên phản xạ, là vùng hoạt của lò Do đó, các thành phần vật liệu trong các bó nhiên liệu không có sự thay đổi, dẫn đến sự tương đồng về cấu trúc hình học và môi trường là khá lớn.

Việc nâng cấp tấm nhiên liệu từ một thanh nhiên liệu ra mô hình mạch lò AP-1000 bao gồm một ma trận phức tạp 17×17, với các thanh nhiên liệu được sắp xếp đồng nhất và xếp chồng lên nhau thông qua các lệnh fill, lattice và Universe trong chương trình MCNP 5.0, dẫn đến kết quả khá hợp lý.

▪ Cùng có s ự tương quan giữa độ làm gi u cầ ủa nhiên li u v i giá trệ ớ ị keff và giá trị độ ph n ả ứng tuân theo quy luật các hàm số logarit

Dựa trên hai phương pháp nghiên cứu, mô hình tính toán được áp dụng cho bài toán ba và khai báo hình học, vật liệu, kết quả được xác định cho khu vực hoạt động của lò AP-1000.

Bài toán 3

Giá trị hiệu dụng của hệ số nhân (keff) trong toàn bộ vùng hoạt được nghiên cứu với loại nhiên liệu UO2 có độ làm giàu từ 2,35% đến 4,45% Nhiên liệu này được bố trí trong ống lần lượt ở ba vùng, như thể hiện trong hình 3.21, hình 3.22, và hình 3.23.

Cả ba vùng đều được trang bị thanh chất chặn đặc biệt có khả năng cháy một phần và cháy toàn phần (IFBA), tuy nhiên, hiện tại chưa có thanh điều khiển và boron hòa tan trong vùng hoạt lò.

Khi đặt nguồn nơtrôn ban đầu tại vị trí (0, 112, 1273) và (0, -112, 1273), kết quả được tính toán bằng chương trình MCNP 5.0 với dữ liệu đầu vào đã được thiết lập Kết quả đầu ra được trình bày trong bảng kết quả 4.5 bên dưới.

Kết quả mong đợi cho các chu kỳ với độ làm giàu nhiên liệu 2,35%, 3,4% và 4,45% trong lò AP-1000 cho thấy keff lần lượt là 1,03172 ± 0,00064, 1,14609 ± 0,0007 và 1,22656 ± 0,0007 với độ tin cậy 95% Độ phản ứng cũng tăng tuyến tính từ 0,03074 đến 0,18471 Khi sắp xếp nhiên liệu giống như vùng 2, keff đạt 0,92803 ± 0,00166, 1,04141 ± 0,00164 và 1,12148 ± 0,0017 cho các mức độ làm giàu tương ứng, với độ phản ứng tăng từ -0,07755 đến 0,10832 Tương tự, khi sắp xếp như vùng 3, keff là 1,03099 ± 0,00062, 1,14498 ± 0,0007 và 1,22587 ± 0,00074, trong khi độ phản ứng tăng từ 0,03005 đến 0,18425.

D ễ nhận thấy trong cả 3 cách s p x p nhiên liắ ế ệu như 3 vùng trên trong lò, thì đều có độ làm giầu tăng như nhau 1,05% (từ 2,35% ÷ 3,4% và 3,4%÷4,45%)

Khi sắp xếp nhiên liệu theo cách của vùng 1 trong lò, giá trị keff tăng không đồng đều, bắt đầu từ 1,03172 và đạt 1,14609 (tăng 0,11437) Sau đó, sự tăng trưởng diễn ra chậm hơn với mức tăng khoảng 0,0339, cuối cùng đạt giá trị 1,22656 (tức là tăng thêm 0,08047).

Khi sắp xếp nhiên liệu trong vùng 2 của lò, giá trị keff không tăng đều, bắt đầu từ 0,92803 và tăng lên 1,04141 (tăng 0,11338) Sau đó, mức tăng chậm lại và ít hơn, chỉ đạt khoảng 0,03331, với giá trị cuối cùng là 1,12148 (tăng 0,08007).

Trong vùng 3 của lò, giá trị keff không tăng đồng đều, bắt đầu từ 0,03099 và tăng lên 1,14498 (tăng 0,11399) Sau đó, sự gia tăng diễn ra chậm hơn, với mức tăng khoảng 0,0331, đạt giá trị 1,22587 (tăng 0,08089).

Cả ba trường hợp trên đều cho thấy quy luật tương tự: khi tăng độ làm giàu từ 2,34% lên 3,4%, hệ số keff tăng khoảng 0,114, và khi tăng từ 3,4% lên 4,45%, keff tăng khoảng 0,08 Điều này chứng tỏ rằng trong chương trình file input cho lò AP-1000, với độ chính xác cao, quy luật vật lý yêu cầu hệ số keff phải tăng theo khi độ làm giàu nhiên liệu được nâng cao, nếu mô hình lò không thay đổi Sự xếp vị trí của nhiên liệu cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ neutron và khả năng phân hạch của nhiên liệu.

Các mảnh vỡ của sản phẩm phân hạch trong các trường hợp khác nhau ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ neutron của nhiên liệu phân hạch Điều này có nghĩa là sự hấp thụ neutron bị tác động bởi các chất độc hại như Xe và Sm, dẫn đến sự thay đổi trong quá trình phân hạch Tham khảo hình 4.5 để hiểu rõ hơn về vấn đề này.

Hình 4.5: Tương quan sản phẩm đồng vị và nhiên liệu cháy trong lò AP-

Không những thế, mà s ự tăng tuyến tính của keff và độphản ứng (ρ) rất phù h p vợ ới sự thay đ i đổ ộ làm giầu c a nhiên li u trong vùng hoủ ệ ạt lò AP-

1000 cụ ể th được chi tiết trong bảng 4.5, bảng 4.6, b ng 4.7 ả và đều tuân theo quy lu t hàm sậ ốlogarit được ch ỉra như trong hình 4.6, hình 4.7, hình 4.8

Bảng 4.5: Kết quả k eff b khi ốtrí nhiên liệu giống vùng 1 như hình 3.21 điền đầy lò v i làm giớ độ ầu khác nhau

S lố ịch sử ủ c a nguồn Giá trị keff

Giá trị ρ Độ ệ l ch chu n ẩ

Nhiên liệu vùng hoạt được làm gi u ầ

S lố ịch sử của nguồn Giá trị keff

S lố ịch sử ủ c a nguồn Giá trị keff

Hình 4.6: Sựtương quan k eff , ρvà độ làm gi u s p x p giầ ắ ế ống vùng 1 trong lò AP 1000-

Hình 4.8 thể hiện sự tương quan giữa k eff, ρ và độ làm giàu của vùng 3 trong lò AP-1000 Giá trị hệ số nhân hiệu dụng (keff) cho vùng hoạt được điều chỉnh với độ làm giàu thực tế là 2,35%; 3,4% và 4,45% Điều này cho thấy trong vùng hoạt đã đưa các thanh chất độc có khả năng cháy một phần và cháy toàn phần vào vùng hoạt, như minh họa trong Hình 3.15 Vị trí nguồn neutron ban đầu được xác định tại hai tọa độ (0 112,1273 0) và (0 -112,1273 0), thông qua chương trình MCNP 5.0 với dữ liệu đầu vào, và kết quả được trình bày trong bảng kết quả 4.8.

Bảng 4.8: Kết quả vùng ho t vạ ới toàn bộlò đư c đi n đợ ề ầy b i 3 vùng ở nhiên liệu

Giá trị keff Giá trị ρ Độ ệ l ch chuẩn

15000 1,04726 0,04512 0,00029 Đánh giá và nhận xét: c

Kết quả tính toán keff cho vùng hoạt lò AP-1000 cho thấy, với chu kỳ sử dụng 50,000 và lấy kết quả sau 225 chu kỳ, trong đó có 25 chu kỳ bị bỏ qua, vị trí nguồn (0, 112, 1273, 0) và (0, -112, 1273, 0) được phân tích Cả ba vùng làm giàu đều không có các thanh nhiên liệu (thanh chất độc) cháy một phần và cháy toàn phần (IFBA) và chưa có Boron hòa tan Kết quả này đã được so sánh chi tiết với dữ liệu điều khiển để thiết kế lò AP-1000, nhằm tạo ra một nguồn năng lượng thân thiện với môi trường, bền vững và an toàn.

Bảng 4.9: Giá trị k eff so sánh với dữ liệu điều khiển thi t k ế ế và chương trình tính Scale

Nguồn gốc của hệ ố s nhân Giá trị k eff Sai số (%)

Theo dữ liệu điều khiển thiế ết k 1,205 Không xét

Theo chương trình tính Scale 1,2026 0,20

Theo chương trình tính bằng

Để hiểu rõ hơn về các thông số vật lý trong lò phản ứng AP-1000, bài viết sẽ tìm hiểu về phân bố thông lượng neutron và phân bố công suất trong lò AP-1000 Nghiên cứu này sử dụng chương trình MCNP 5.0 trong trường hợp một nguồn neutron được đặt ở vị trí (0,0).

0) đã đưa các thanh chất độc có thể cháy m t phộ ần và cháy toàn phần vào vùng hoạt, thì giá trị keff = 1,04 với sai số R = 2σ độ tin cậy đạt 95%

Sự phân bố thông lượng nơtrôn d c theo chiều cao của vùng hoạt lò AP 1000 được tính toán dựa trên thông lượng tương đối của nơtrôn dọc theo chiều cao Kết quả cho thấy hệ số chuyển đổi được tính toán là 9.10^9 P (nơtrôn/s), với công suất nhiệt lò AP-1000 là 400 MW Do đó, hệ số chuyển đổi cần nhân là 3400.10^6.9.10^9, tương đương 3,06.10^19.

Như vậy, thông qua kết quả ảng 4.10 khi khảo sát thông lượng nơtrôn tổng cộng dọc theo chi u cao vùng hoề ạ ớt v i trường h p 1 ngu n v trí (0 0 ợ ồ ở ị

0) gần giữa vùng hoạt từ độ cao 140 cm đến 260 cm thì thông lư ng đ t đượ ạ ợc c ỡ 10 14 và đạt giá tr l n nh t t i chiị ớ ấ ạ ều cao 200 cm là 7,256E+14 (n/cm 2 s)

Khi nồng độ nơtrôn tăng lên cao trong vùng hoạt, thông lượng nơtrôn giảm xuống khoảng 10^11 Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả công bố về thông lượng nơtrôn tại mức công suất tối đa trong tài liệu AP1000 Design Control Document Sự giảm này là hợp lý vì nó xảy ra trong khu vực giữa vùng hoạt nhiên liệu phân hạch, nơi nồng độ nơtrôn tập trung và được thể hiện chi tiết qua bảng kết quả và hình ảnh liên quan.

Thông lượ ng nơtrôn nhi ệt (nơtrôn/cm 2 s)

Bảng 4.10: Thông lượng tương đối nơtrôn dọc theo chiều cao vùng hoạt

Chi u cao d ề ọc theo vùng ho t ạ

Thông lượng nơtrôn nhi t ệ (n/cm 2 s)

Thông lượng nơtrôn trên nhi t (n/cm ệ 2 s)

Thông lượng nơ trôn nhanh (n/cm 2 s)

Để đưa hệ số nhân hiệu dụng keff = 1 (tức ρ = 0), cần bổ sung nồng độ Boron thích hợp vào nước làm chậm và chất tải nhiệt là nước làm mát Ngoài ra, có thể chèn thanh điều khiển, các thanh hấp thụ có cháy mẻ một phần hoặc các thanh hấp thụ cháy toàn phần (IFBA) vào vùng hoạt, hoặc kết hợp cả hai phương pháp trên.

K Ế T LU Ậ N

Bản luận văn đã đạt được m t sộ ố ế k t qu ả chính như sau:

Luận văn đã tổng quan về trạng thái hoạt động hiện tại của lò phản ứng hạt nhân, sử dụng chương trình MCNP 5.0 để tính toán tụ giới hạn Nghiên cứu đã mô phỏng và đánh giá giới hạn trong lò phản ứng hạt nhân AP-1000 với công suất nhiệt 3400 MW.

Luận văn đã cung cấp dữ liệu đầu vào cho các bài toán cơ sở và bài toán lò AP 1000, từ đó thành công trong việc tính toán, mô phỏng và đánh giá cấu trúc, thành phần và vật liệu phù hợp với dữ liệu thực tế cũng như các thông số vật lý quan trọng khi lò phản ứng đạt trạng thái tối ưu.

Luận văn đã trình bày kết quả tính toán hệ số hiệu dụng keff của bó nhiên liệu và vùng hoạt, cùng với phân bố thông lượng neutron theo chiều cao vùng hoạt và tỉ số công suất của 1/2 bó nhiên liệu, 1/8 vùng hoạt, và một số tỉ số công suất đại diện trong toàn bộ vùng hoạt của lò AP-1000 ở trạng thái tĩnh hạ nhiệt khi bắt đầu một chu kỳ Các tính toán được thực hiện trên chương trình MCNP 5.0, cho phép điều chỉnh độ phản ứng tĩnh hạ nhiệt thông qua việc điều chỉnh nồng độ boron hòa tan và vị trí của các thanh điều khiển Kết quả đạt được đã được tham khảo và so sánh với các kết quả thực tế đã được công bố.

Luận văn đã xác định quy luật biến đổi của giá trị keff và độ phản ứng theo độ làm giàu của nhiên liệu, thể hiện qua hàm số logarit keff = a.logeε + b, trong đó a và b là các hệ số Độ làm giàu ε được xác định cho các loại nhiên liệu khác nhau Điều này có thể hướng dẫn quy trình điều khiển lò phản ứng của nhà sản xuất, bao gồm việc làm giàu các thanh nhiên liệu, bó nhiên liệu, và các vùng nhiên liệu khác nhau trong lò, nhằm đạt hiệu quả tối ưu cho từng loại lò phản ứng cụ thể.

Do có một số hạn chế về tài liệu, khả năng của máy tính, phần mềm tính toán, và cách lấy gần đúng kích thước, cấu trúc hình học và thành phần vật liệu, điều kiện ban đầu, kết quả thu được so với thực tế còn nhiều sai lệch.

Chương trình MCNP 5.0 chỉ có khả năng tính toán ở trạng thái tĩnh và trong chu kỳ ban đầu, điều này hạn chế khả năng tính toán các đại lượng vật lý khác Để nâng cao hiệu suất tính toán, cần kết hợp MCNP 5.0 với các phần mềm tính toán cháy như ORIGIN hoặc SRAC, cùng với phần mềm mô phỏng chất lưu CFD.

[1] David Elroy Ames, (2010), High-Fidelity nuclear energy system optimization towards an environmentally benign, sustainable, and secure energy, Texas A&M University

[2] Mitsbishi heavy insdustries, (2011) Nuclear Power Plant Engineering

[3] MCNP5_Manual_Vol_I, II, III, (2003 , Los Alamos National Laboratory )

[4] Ngô Quang Huy, (2004), Vật lý lò phản ứng h t nhânạ , nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.

[5] Llya M Sobol, (1993), A Primer for the Monte Carlo Method, Library of Congress Cataloging- -in Publicaton Data

[6] Tran Kim Tuan, Introduction to Monte Carlo and MCNP, Institute of Nuclear Engineering & Environmental Physics

[7] Tim Goorley, Criticality Calculation with MCNP5, Los Alamos National laboratory

[8] Tokyotech and Hitachi, (2011), Advaced Nuclear Engineering- Nuclear

Reactor Design for Post Graduate at Hanoi University of science & -

[9] Toshiba, Hust and Vinatom , (2012), Basic knowledge of the Nuclear Power Plant

[10] X-5 Monte Carlo Team (2003), MCNP-A general Monte Carlo N- particle Transport Code, version 5, Los Alamos National Laboratory

[11] Wesite: http://mcnp-green.lanl.gov http://mcnpx.lanl.gov http://pbadupws.nrc.gov/docs/ML1117/ML11171A500.html http://www.ap1000.westinghousnuclear.com

[12] Westinghouse Electric Company LLC, AP1000 Design Control Document

[13] Vietnam Atomic Energy Institute, Westinghouse AP1000 TM Nuclear Power Plan, 59 Ly Thuong Kiet Street Hoan kiem District, Hanoi, Vietnam.

Phụ ụ l c : Chương trình tính toán k eff cho một thanh nhiên liệu

Bài toán 1 a Dữ ệ li u đầu vào MCNP 5.0 với một thanh nhiên liệu vô hạn

************MOT THANH NHIEN LIEU LAM GIAU 2.35%********** c cell cards

17 0 14 imp:n=0 $ Chan khong c surface cards c Fuel rod

10 cz 0.4013 $ tru giao giua nhien lieu UO2 va Heli

11 cz 0.4178 $ tru giao giua He va zirc TM

12 cz 0.475 $ tru giao giua zircTM va SS304

13 cz 0.5208 $ tru giao giua SS304 va nuoc

*14 cz 0.7 $ tru giao giua nuoc va chan khong c data cards mode n kcode 15000 1.0 25 250 ksrc 0 0 0

C material cards c UO2 (2.35%) m1 92235.60c 5.55e 4 92238.60c 2.28e- -2 8016.66c 4.66e-2 $ UO2 (2.35%) c He m4 2003.66c 3.3058e-11 2004.50c 2.4129e 5 $ Khi He- c zircTM m5 40091.66c 4.23365e-2 22000.66c 7.91735e-4 26056.66c 6.64924e-5 & 8016.66c 2.2222e 4 41093.66c 1.7002e- -5 28058.66c 4.037e 6 24052.66c - 5.318e-5 $ zircTM c Light water m9 1001.60c 4.7460184e-2 8016.66c 2.3730092e 2 $ Nuoc nhe - m10 26054.66c 3.502e-3 26056.66c 5.44408e-2 & 26057.66c 1.2465e 3 - 26058.66c 1.662e-4 24050.66c 7.573e 4 &- 24052.66c 1.46033e-2 24053.66c 1.6557e-3 24054.66c 4.122e-4 & 28058.66c 5.2698e 3 28060.66c 2.0147e 3 - - 28061.66c 8.72e-5 & 28062.66c 2.771e-4 28064.66c 7.02e 5 25055.66c - 1.7363e-3 $ ss304 mt9 lwtr.60t

***********MOT THANH NHIEN LIEU LAM GIAU 3.4%*********** c cell cards

12 cz 0.475 $ tru giao giua zircTM va SS304 mode n kcode 15000 1.0 25 250 ksrc 0 0 0

C material cards c UO2 (3.4%) m1 92235.60c 8.041183171e-4 92238.60c 2.2557541e-2 8016.66c 4.6638197e-2 $ UO2 (3.4%) c He m4 2003.66c 3.3058e-11 2004.50c 2.4129e 5 $ Khi He- c zircTM m5 40091.66c 4.23365e-2 22000.66c 7.91735e-4 26056.66c 6.64924e-5 & 8016.66c 2.2222e 4 41093.66c 1.7002e- -5 28058.66c 4.037e 6 24052.66c - 5.318e-5 $ zircTM c Light water m9 1001.60c 4.7460184e-2 8016.66c 2.3730092e 2 $ Nuoc nhe - m10 26054.66c 3.502e-3 26056.66c 5.44408e-2 & 26057.66c 1.2465e 3 - 26058.66c 1.662e 4 24050.66c 7.573e- -4 & 24052.66c 1.46033e-2 24053.66c 1.6557e-3 24054.66c 4.122e-4 & 28058.66c 5.2698e 3 28060.66c 2.0147e 3 - - 28061.66c 8.72e-5 & 28062.66c 2.771e-4 28064.66c 7.02e 5 25055.66c - 1.7363e 3 - mt9 lwtr.60t

************MOT THANH NHIEN LIEU LAM GIAU 4.45%********** c cell cards

*14 cz 0.7 $ tru giao giua nuoc va chan khong c data cards mode n kcode 15000 1.0 25 250 ksrc 0 0 0

C material cards c UO2 (4.45%) m1 92235.60c 1.087033049e-3 92238.66c 2.3045547e-2 8016.66c 4.8178196e-2 $ UO2 (4.45%) c He m4 2003.66c 3.3058e-11 2004.50c 2.4129e 5 $ Khi He- c zircTM m5 40091.66c 4.23365e-2 22000.66c 7.91735e 4 26056.66c 6.64924e- -5 & 8016.66c 2.2222e 4 41093.66c 1.7002e- -5 28058.66c 4.037e 6 24052.66c - 5.318e-5 $ zircTM c Light water m9 1001.60c 4.7460184e-2 8016.66c 2.3730092e 2 $ Nuoc nhe - m10 26054.66c 3.502e-3 26056.66c 5.44408e-2 & 26057.66c 1.2465e 3 -

28061.66c 8.72e-5 & 28062.66c 2.771e-4 28064.66c 7.02e 5 25055.66c - 1.7363e 3 - mt9 lwtr.60t b Dữ ệ li u đầu vào MCNP 5.0 với một thanh nhiên li u hệ ữu hạn

***********MOT THANH NHIEN LIEU LAM GIAU 2.35%*********** c cell cards

*14 cz 0.7 $ tru giao giua nuoc va chan khong

15 pz -213.36 $ mat duoi cua thanh nhien lieu

16 pz 213.36 $ mat tren cua thanh nhien lieu UO2

17 pz 229.1588 $ mat tren giao giua thep va nuoc

18 pz -229.1588 $ mat duoi giao giua thep va nuoc c data cards mode n kcode 15000 1.0 25 250 ksrc 0 0 0

C material cards c UO2 (2.35%) m1 92235.60c 5.55e 4 92238.60c 2.28e- -2 8016.66c 4.66e-2 $ UO2 (2.35%) c He m4 2003.66c 3.3058e-11 2004.50c 2.4129e 5 $ Khi He- c zircTM m5 40091.66c 4.23365e-2 22000.66c 7.91735e-4 26056.66c 6.64924e-5 & 8016.66c 2.2222e 4 41093.66c 1.7002e- -5 28058.66c 4.037e 6 24052.66c - 5.318e-5 $ zircTM c Light water m9 1001.60c 4.7460184e-2 8016.66c 2.3730092e 2 $ Nuoc nhe - m10 26054.66c 3.502e-3 26056.66c 5.44408e-2 & 26057.66c 1.2465e 3 - 26058.66c 1.662e 4 24050.66c 7.573e- -4 & 24052.66c 1.46033e-2 24053.66c

**********MOT THANH NHIEN LIEU LAM GIAU 3.4%*********** c cell cards

15 10 8.623936e-2 13 - -17 18 #10 #11 #12 tmp=5.00776e-8 imp:n=1 $ lop ss304 c surface cards c Fuel rod

15 pz 213.36 $ mat duoi cua thanh nhien lieu-

16 pz 213.36 $ mat tren cua thanh nhien lieu UO2

17 pz 229.1588 $ mat tren giao giua thep va nuoc

18 pz -229.1588 $ mat duoi giao giua thep va nuoc c data cards mode n kcode 15000 1.0 25 250 ksrc 0 0 0

C material cards c UO2 (3.4%) m1 92235.60c 8.041183171e-4 92238.60c 2.2557541e-2 8016.66c 4.6638197e-2 $ UO2 (3.4%) c He m4 2003.66c 3.3058e-11 2004.50c 2.4129e $ Khi He-5 c zircTM m5 40091.66c 4.23365e-2 22000.66c 7.91735e-4 26056.66c 6.64924e-5 & 8016.66c 2.2222e 4 41093.66c 1.7002e- -5 28058.66c 4.037e 6 24052.66c - 5.318e-5 $ zircTM c Light water m9 1001.60c 4.7460184e-2 8016.66c 2.3730092e 2 $ Nuoc nhe - m10 26054.66c 3.502e-3 26056.66c 5.44408e-2 & 26057.66c 1.2465e 3 - 26058.66c 1.662e 4 24050.66c 7.573e- -4 & 24052.66c 1.46033e-2 24053.66c 1.6557e-3 24054.66c 4.122e-4 & 28058.66c 5.2698e 3 28060.66c 2.0147e 3 - - 28061.66c 8.72e-5 & 28062.66c 2.771e-4 28064.66c 7.02e 5 25- 055.66c 1.7363e 3 - mt9 lwtr.60t

**********MOT THANH NHIEN LIEU LAM GIAU 4.45%************ c cell cards

15 pz -213.36 $ mat duoi cua thanh nhien lieu

16 pz 213.36 $ mat tren cua thanh nhien lieu UO2 mode n kcode 15000 1.0 25 250 ksrc 0 0 0

C material cards c UO2 (4.45%) m1 92235.60c 1.087033049e 3 92238.66c 2.3045547e 2 8016.66c - - 4.8178196e-2 $ UO2 (4.45%) c He m4 2003.66c 3.3058e-11 2004.50c 2.4129e 5 $ Khi He- c zircTM m5 40091.66c 4.23365e-2 22000.66c 7.91735e-4 26056.66c 6.64924e-5 & 8016.66c 2.2222e 4 41093.66c 1.7002e- -5 28058.66c 4.037e 6 24052.66c - 5.318e-5 $ zircTM c Light water m9 1001.60c 4.7460184e-2 8016.66c 2.3730092e 2 $ Nuoc nhe - m10 26054.66c 3.502e-3 26056.66c 5.44408e-2 & 26057.66c 1.2465e 3 - 26058.66c 1.662e 4 24050.66c 7.573e- -4 & 24052.66c 1.46033e-2 24053.66c 1.6557e-3 24054.66c 4.122e-4 & 28058.66c 5.2698e 3 28060.66c 2.0147e 3 - - 28061.66c 8.72e-5 & 28062.66c 2.771e-4 28064.66c 7.02e 5 25055.66c - 1.7363e 3 - mt9 lwtr.60t c Dữ ệ li u đầu ra MCNP 5.0 với một thanh nhiên liệu vô hạn

The article discusses the limitless wealth potential of a material with a 2.35% yield It utilizes a random number generator with an initial seed of 19073486328125 to enhance the process The methodology involves employing 729 mesh cells, arranged in a 9 x 9 x 9 configuration, to analyze cycles and entropy The results focus on key metrics such as standard deviation and figure of merit (FOM) to evaluate performance.

Tiêu đề	Tính Toán Và Đánh Giá Các Thông Số Vật Lý Của Lò Phản Ứng Hạt Nhân AP-1000
Tác giả	Đặng Công Khanh
Người hướng dẫn	TS. Trần Kim Tuấn
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Hạt Nhân
Thể loại	Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học
Năm xuất bản	2013
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	126
Dung lượng	11,31 MB