đánh giá các hệ số phản hồi độ phản ứng của lpu hạt nhân nghiên cứu sử dụng nhiên liệu có độ giàu cao heu và nhiên liệu độ giàu thấp leu

MỤC LỤC Mục lục .1 Danh mục kí hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU HEU, LEU VÀ LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT .11 1.1 Nhiên liệu 11 1.2 Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 13 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17 2.1 Hệ số nhiệt độ độ phản ứng 17 2.2 Hệ số nhiệt độ nhiên liệu độ phản ứng 18 2.3 Hệ số nhiệt độ chất làm chậm độ phản ứng 22 Chƣơng 3: CÁC CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TỐN .25 3.1 Chương trình tính tốn mạng WIMSD 25 3.1.1 Cơ sở lý thuyết 25 3.1.2 Cấu trúc chương trình WIMSD 27 3.2 Chương trình tính tốn tồn lị CITATION 29 3.2.1 Cơ sở lý thuyết 29 3.2.2 Cấu trúc chương trình CITATION .34 Chƣơng 4: TÍNH TỐN HÌNH HỌC VÀ MẬT ĐỘ 37 4.1 Kích thước hình học 37 4.2 Mật độ 40 4.2.1 Mật độ chất làm chậm 40 4.2.2 Mật độ nhiên liệu vỏ bọc 44 Chƣơng 5: KẾT QUẢ, ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH .47 5.1 Kết từ WIMSD đánh giá 47 5.2 Kết tính tốn hệ số phản hồi nhiệt độ 58 5.2.1 Hệ số nhiệt độ nhiên liệu độ phản ứng 58 5.2.2 Hệ số nhiệt độ chất làm chậm độ phản ứng 64 5.2.3 So sánh, đánh giá 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 Kết luận 74 Kiến nghị 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU T Hệ số nhiệt độ độ phản ứng (%Δk/k/0C) F Hệ số nhiệt độ nhiên liệu độ phản ứng (%Δk/k/0C) M Hệ số nhiệt độ chất làm chậm độ phản ứng (%Δk/k/0C) ρ Độ phản ứng kinf Hệ số nhân vô keff Hệ số nhân hiệu dụng T Hệ số sinh neutron f Hệ số sử dụng nhiên liệu p Xác suất tránh hấp thụ cộng hưởng  Hệ số nhân neutron nhanh P Xác suất tránh rị tồn phần neutron nhanh neutron nhiệt I Tích phân cộng hưởng VF Thể tích ô mạng nhiên liệu (cm3) VM Thể tích ô mạng chất làm chậm (cm3) NF Mật độ hạt nhân nhiên liệu (cm-3) s Tiết diện tán xạ vĩ mơ (cm2) M Tăng lethargy trung bình va chạm (tham số va chạm) với chất làm chậm B2 Buckling LPƯ L2 T Diện tích khuếch tán neutron nhiệt (cm2) T Tuổi neutron nhiệt (tuổi Fermi) (cm2) N Mật độ hạt nhân (cm-3) α Hệ số nở dài β Hệ số nở khối D Hệ số khuếch tán (cm) a Tiết diện hấp thụ vĩ mô (cm-1) σa Tiết diện hấp thụ vi mô (cm2) ν∑f Tiết diện sinh neutron (cm-1) ν Số neutron trung bình sinh sau phản ứng phân hạch ∑s,g→g’ Tiết diện tán xạ từ nhóm g đến nhóm g’(cm-1)  Hướng chuyển động neutron n( r ,  , E, t) Mật độ góc neutron n( r , E, t) Mật độ neutron (cm-3) (r , , E, t ) Thơng lượng góc neutron nhóm lượng E Φ( r , E, t) Thơng lượng neutron tồn phần (cm-2) Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt LPƯ Lò phản ứng International Atomic Energy Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Agency Quốc tế HEU Highly Enriched Uranium Nhiên liệu có độ giàu cao LOW Low Enriched Uranium Nhiên liệu có độ giàu thấp Winfrith Improved Hệ thống đa nhóm cải tiến Multigroup Scheme Winfrith Nuclear Reactor Core Hệ thống mã lệnh tính tốn lõi lị Analysis Code System phản ứng hạt nhân Russian Research Reactor Chuyển trả nhiên liệu lò phản Fuel Return ứng nghiên cứu Liên Xô Training, Research, Isotope Huấn luyện, Nghiên cứu, Sản xuất production, General Atomic đồng vị, Viện nguyên tử Discrete SN Tọa độ rời rạc IAEA WIMS CITATION RRRFR TRIGA DSN MCNP Monte Carlo N – Particle Mã vận chuyển hạt - N Monte Transport Code Carlo DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Trang Bảng 1.1 Các thơng số lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt 13 Bảng 4.1 Các đặc trưng bó nhiên liệu VVR-M2 độ giàu 36% 19,75% 37 Bảng 4.2 Kích thước mạng nhiên liệu HEU 39 Bảng 4.3 Kích thước ô mạng nhiên liệu LEU 39 Bảng 4.4 Mật độ nhiên liệu, nước nhẹ, vỏ bọc hợp kim nhôm 200C 40 Bảng 4.5 Hệ số nở khối nước nhiệt độ khác theo thực nghiệm, theo hàm khớp sai số tương đối 42 Bảng 4.6 Hệ số nở khối nước nhiệt độ trung bình 43 Bảng 4.7 Mật độ nước – oxi, hidro 43 Bảng 4.8 Mật độ lớp vỏ bọc nhôm 45 Bảng 4.9 Nhiên liệu HEU: U-Al 45 Bảng 4.10 Nhiên liệu LEU: UO2-Al 46 Bảng 5.1 Số liệu output nhiên liệu nhiên liệu HEU 47 Bảng 5.2 Số liệu output chất làm chậm nhiên liệu HEU 49 Bảng 5.3 Số liệu output nhiên liệu nhiên liệu LEU 51 Bảng 5.4 Số liệu output chất làm chậm nhiên liệu LEU .52 Bảng 5.5 Hệ số nhân vô theo nhiệt độ nhiên liệu HEU 55 Bảng 5.6 Hệ số nhân vô theo nhiệt độ nhiên liệu LEU 57 Bảng 5.7 Hệ số nhân hiệu dụng, hệ số nhiệt độ nhiên liệu độ phản ứng lò sử dụng nhiên liệu HEU 58 Bảng 5.8 Hệ số nhân hiệu dụng, hệ số nhiệt độ nhiên liệu độ phản ứng lò sử dụng nhiên liệu LEU 60 Bảng 5.9 Hệ số nhân hiệu dụng, hệ số nhiệt độ chất làm chậm độ phản ứng lò sử dụng nhiên liệu HEU 65 Bảng 5.10 Hệ số nhân hiệu dụng, hệ số nhiệt độ chất làm chậm độ phản ứng lò sử dụng nhiên liệu LEU 66 Bảng 5.11 Thống kê giá trị hệ số keff F hai trường hợp sử dụng nhiên liệu HEU LEU 69 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Trang Hình 1.1 Bó nhiên liệu VVR-M2 .12 Hình 1.2 Vị trí vùng hoạt LPƯ Đà Lạt 15 Hình 1.3 Mặt cắt dọc vùng hoạt vành phản xạ LPƯ Đà Lạt 15 Hình 1.4 Mặt cắt ngang vùng hoạt vành phản xạ LPƯ Đà Lạt 16 Hình 2.1 Hiệu ứng Doppler hạt nhân .19 Hình 2.2 Hiệu ứng Doppler mở rộng tiết diện hấp thụ neutron U-238 lượng 6,67eV 20 Hình 2.3 Phổ neutron dịch chuyển phía lượng cao nhiệt độ chất làm chậm tăng lên 22 Hình 2.4 Mối liên hệ keff tỉ số chất làm chậm nhiên liệu 23 Hình 3.1 Sơ đồ tính tốn chương trình WIMSD .28 Hình 4.1 Phép xấp xỉ Wigner-Seitz 38 Hình 5.1 Sự biến đổi thừa số nhân hiệu dụng keff theo thay đổi nhiệt độ nhiên liệu lò sử dụng nhiên liệu HEU 59 Hình 5.2 Sự biến đổi thừa số nhân hiệu dụng keff theo thay đổi nhiệt độ nhiên liệu lò sử dụng nhiên liệu LEU .61 Hình 5.3 Sự phụ thuộc hệ số F vào nhiệt độ nhiên liệu nhiêu liệu LEU 62 Hình 5.4 Sự phụ thuộc hệ số F vào nhiệt độ nhiên liệu nhiêu liệu UZrH 20% 63 Hình 5.5 Sự phụ thuộc hệ số F vào nhiệt độ nhiên liệu nhiên liệu HEU 64 Hình 5.6 Sự biến đổi thừa số nhân hiệu dụng keff theo thay đổi nhiệt độ chất làm chậm lò sử dụng nhiên liệu HEU 66 Hình 5.7 Sự biến đổi thừa số nhân hiệu dụng keff theo thay đổi nhiệt độ chất làm chậm lò sử dụng nhiên liệu LEU 67 Hình 5.8 Sự phụ thuộc hệ số M vào nhiệt độ chất làm chậm nhiên liệu LEU 68 Hình 5.9 Sự phụ thuộc hệ số M vào nhiệt độ chất làm chậm nhiên liệu HEU 68 Hình 5.10 Sự phụ thuộc hệ số độ phản ứng theo nhiệt độ nhiên liệu nhiên liệu HEU 71 Hình 5.11 Sự phụ thuộc hệ số độ phản ứng theo nhiệt độ chất làm chậm nhiên liệu HEU 71 Hình 5.12 Sự phụ thuộc hệ số độ phản ứng theo nhiệt độ nhiên liệu nhiên liệu LEU 72 Hình 5.13 Sự phụ thuộc hệ số độ phản ứng theo nhiệt độ chất làm chậm nhiên liệu LEU 72 Hình 5.14 Hệ số độ phản ứng thay đổi theo nhiệt độ chất làm chậm 73 Hình 5.15 Hệ số độ phản ứng thay đổi theo nhiệt độ nhiên liệu 73 MỞ ĐẦU Các thông số an tồn nội lị phản ứng hạt nhân ln vấn đề quan tâm hàng đầu trình thiết kế vận hành lị phản ứng (LPƯ) Đó tự phản hồi LPƯ có thay đổi yếu tố nhiệt độ, cơng suất lị Một số hệ số phản hồi quan trọng hệ số rỗng, hệ số phản hồi nhiệt độ hệ số phản hồi công suất độ phản ứng Các hệ số giúp lò phản ứng hạt nhân hoạt động ổn định gia tăng bất ổn định LPƯ dẫn đến cố Một lò phản ứng hạt nhân thiết kế với hệ số phản hồi tốt góp phần đưa lị trạng thái hoạt động an toàn, giảm thiểu can thiệp hệ thống điều khiển người vận hành lò phản ứng hạt nhân Về lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt, có nhiều cơng trình tính tốn thực nghiệm thực Những cơng trình tài liệu có giá trị thực tế, đảm bảo hoạt động an toàn LPƯ Đà Lạt, qua cung cấp số liệu kinh nghiệm quý giá cho việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân nước ta Mặc dù có số số liệu thực nghiệm hệ số phản hồi nhiệt độ đo từ lò Đà Lạt, nhiên chưa có báo cáo hồn chỉnh việc tính tốn thơng số khảo sát giá trị thay đổi theo nhiệt độ làm việc lị trường hợp sử dụng nhiên liệu có độ giàu cao HEU (Highly Enriched Uranium) nhiên liệu có độ giàu thấp LEU (Low Enriched Uranium) Trong luận văn này, tơi tiến hành tính tốn hệ số phản hồi nhiệt độ độ phản ứng cho lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt với cấu hình 88 bó nhiên liệu cho nhiên liệu HEU (36%) nhiên liệu LEU (19,75%) Bài tốn tính tốn hệ số nhiệt độ độ phản ứng sử dụng hai chương trình: tính tốn mạng tốn tồn lị Trong đó, chương trình tính tốn mạng WIMSD giải tốn cho mạng nhiên liệu, cịn chương trình tính tốn tồn lị CITATION áp dụng giải tốn cho tồn lị phản ứng cụ thể LPƯ Đà Lạt Kết thu so sánh với số liệu thực nghiệm đo đạc từ LPƯ Đà Lạt tính tốn thực nghiệm tác giả khác giới Với mục tiêu trên, nội dung luận văn chia làm chương, phần kết luận tài liệu tham khảo - Chương 1: Giới thiệu tổng quan nhiên liệu VVR-M2 sử dụng lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt; hai loại nhiên liệu HEU, LEU cấu tạo, bố trí vùng hoạt LPƯ - Chương 2: Trình bày sở lý thuyết, khái niệm hệ số nhiệt độ độ phản ứng, phân loại phương pháp tính - Chương 3: Giới thiệu chương trình sử dụng, cấu trúc cách sử dụng hai chương trình WIMSD CITATION luận văn - Chương 4: Chuẩn bị số liệu cho chương trình WIMSD, chạy chương trình - Chương 5: Kết tính tốn hệ số nhân hiệu dụng, hệ số nhiệt độ phân tích đánh giá số liệu thu được, xem xét phù hợp kết với thực tế so sánh với số liệu từ nghiên cứu khác 10 Hình 5.4 Sự phụ thuộc hệ số F vào nhiệt độ nhiên liệu nhiêu liệu U-ZrH 20% Đối với nhiên liệu LEU khoảng nhiệt độ nhiên liệu thay đổi từ 200C đến 1100C số liệu tính tốn từ CITATON cho LPƯ Đà Lạt trung bình là: αF = 2,15.10-3% Δk/k/0C; số liệu đo thực tế là: αF = -1,86.10-3% Δk/k/0C ; nhiên liệu U-ZrH vỏ bọc nhôm αF vào khoảng -6.10-3 đến -8.10-3% Δk/k/0C Sự khác biệt khác thành phần nhiên liệu: Nhiên liệu LEU sử dụng LPƯ Đà Lạt UO2-Al 19,75%, khảo sát General Atomics U-ZrH 20% Nhiên liệu U-ZrH có chứa hidro đóng vai trò làm chậm neutron, nhiệt độ nhiên liệu tăng lên mật độ hidro giảm dẫn đến hiệu ứng cứng phổ nhiên liệu: phổ neutron dịch chuyển phía lượng cao, tăng hấp thụ cộng hưởng U238, giảm phân hạch U-235 Trong nhiên liệu UO2-Al khơng có hiệu ứng dẫn đến nhiên liệu U-ZrH có hệ số nhiệt độ nhiên liệu âm nhiều so với nhiên liệu UO2-Al Đó số lí mà hầu hết lò TRIGA sử dụng nhiên liệu U-ZrH 63 Sự phụ thuộc hệ số nhiệt độ nhiên liệu vào nhiệt độ nhiên liệu ứng với nhiên liệu HEU biểu diễn hình 5.5 sau đây: Hệ số nhiệt độ nhiên liệu (10-5Δk/k/0C) Nhiệt độ (oC) 0 20 40 60 80 100 120 -1 -2 -3 -4 Hình 5.5 Sự phụ thuộc hệ số F vào nhiệt độ nhiên liệu nhiên liệu HEU Ở ta thấy đường biểu diễn thay đổi hệ số nhiệt độ nhiên liệu F hai trường hợp nhiên liệu HEU LEU thay đổi theo nhiệt độ, nghĩa nhiệt độ nhiên liệu tăng lên giá trị độ phản ứng âm đưa vào vùng hoạt xấp xỉ (hình 5.4, 5.5) 5.2.2 Hệ số nhiệt độ chất làm chậm độ phản ứng Chạy chương trình CITATION ta bảng số liệu keff, kết tính toán cho hệ số nhiệt độ chất làm chậm độ phản ứng trình bày bảng 5.9, 5.10 hình 5.6, 5.7 mơ tả đồ thị biến đổi thừa số nhân hiệu dụng keff theo thay đổi nhiệt độ chất làm chậm lò sử dụng nhiên liệu HEU LEU 64 Bảng 5.9 Hệ số nhân hiệu dụng, hệ số nhiệt độ chất làm chậm độ phản ứng lò sử dụng nhiên liệu HEU F(%Δk/k/0C) T(0C) keff 20 0,9945885 25 0,9937369 -0,0172326 30 0,9928072 -0,01884675 35 0,9918039 -0,0203784 40 0,9907327 -0,0218031 45 0,9895997 -0,02311234 50 0,9884086 -0,02435466 55 0,9871619 -0,02555448 60 0,9858643 -0,02666646 65 0,9844707 -0,0287176 70 0,9830307 -0,02975929 75 0,981547 -0,03075374 80 0,980019 -0,03176931 85 0,9784506 -0,03271248 90 0,9768439 -0,03362023 95 0,9751997 -0,03451961 65 Citation Fit 0,9975 Model Polynomial Adj R-Square 0,99996 0,9950 Value B B B 0,9925 Intercept Standard Error 0,99767 6,20043E-5 B1 -1,28169E-4 2,37344E-6 B2 -1,1481E-6 2,03185E-8 0,9900 keff 0,9875 0,9850 0,9825 0,9800 0,9775 0,9750 0,9725 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 T( C) Hình 5.6 Sự biến đổi thừa số nhân hiệu dụng keff theo thay đổi nhiệt độ chất làm chậm lò sử dụng nhiên liệu HEU Bảng 5.10 Hệ số nhân hiệu dụng, hệ số nhiệt độ chất làm chậm độ phản ứng lò sử dụng nhiên liệu LEU F(%Δk/k/0C) T(0C) keff 20 1,0144811 25 1,013706 -0,01507 30 1,0128483 -0,01671 35 1,0119158 -0,0182 40 1,0109125 -0,01962 45 1,0098435 -0,02094 50 1,0087138 -0,02218 55 1,0075251 -0,02339 60 1,006282 -0,02452 66 65 1,0049454 -0,02643 70 1,0035608 -0,02746 75 1,00212284 -0,0286 80 1,0006524 -0,02933 85 0,9991323 -0,03041 90 0,9975743 -0,03126 95 0,9959781 -0,03213 Citation Fit 1,0175 Model Polynomial Adj R-Square 0,99995 1,0150 Value B B B 1,0125 Intercept Standard Error 1,01726 6,71907E-5 B1 -1,11912E-4 2,57197E-6 B2 -1,18796E-6 2,2018E-8 1,0100 keff 1,0075 1,0050 1,0025 1,0000 0,9975 0,9950 0,9925 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 T( C) Hình 5.7 Sự biến đổi thừa số nhân hiệu dụng keff theo thay đổi nhiệt độ chất làm chậm lò sử dụng nhiên liệu LEU Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiệt độ αM theo nhiệt độ chất làm chậm ứng với lò sử dụng nhiên liệu LEU, HEU trình bày hình 5.8, 5.9 67 Hệ số nhiệt độ chất làm chậm(x10-5Δk/k/0C) Nhiệt độ ( 0C) 0 20 40 60 80 100 -10 -20 -30 -40 Hình 5.8 Sự phụ thuộc hệ số M vào nhiệt độ chất làm chậm nhiên liệu LEU Hệ số nhiệt độ chất làm chậm (x10-5Δk/k/0C) Nhiệt độ (0C) 0 20 40 60 80 100 -10 -20 -30 -40 Hình 5.9 Sự phụ thuộc hệ số M vào nhiệt độ chất làm chậm nhiên liệu HEU 68 Ở ta nhận thấy nhiệt độ chất làm chậm tăng lên hệ số nhiệt độ chất làm chậm giảm xuống, nghĩa với nhiệt độ cao độ phản ứng âm đưa vào lớn (hình 5.8, 5.9) 5.2.3 So sánh, đánh giá Từ kết tính tốn chương trình CITATION, hai trường hợp lị sử dụng nhiên liệu HEU LEU nhiệt độ nhiên liệu chất làm chậm tăng hệ số nhân hiệu dụng keff giảm dần, dẫn đến hệ số nhiệt độ độ phản ứng âm Bảng 5.11 Thống kê giá trị hệ số keff F hai trường hợp sử dụng nhiên liệu HEU LEU keff T(%Δk/k/0C) Nhiên liệu 0,9946-0,9929 -1,8x10-3 - -2,1x10-3 Chất làm chậm 0,9946-0,9752 -1,7x10-2 - -3,5x10-2 Nhiên liệu 1,0145-1,0125 -1,6x10-3 - -2,9x10-3 Chất làm chậm 1,0145-0,9960 -1,5x10-2 - -3,2x10-2 Loại nhiên liệu HEU LEU Ở giá trị hệ số keff khoảng lân cận 1với khoảng sai khác lớn 2,48% so với giá trị tới hạn, giá trị hệ số nhiệt độ nhiên liệu nằm khoảng -10-3% Δk/k/0C, hệ số nhiệt độ chất làm chậm nằm khoảng 10-2% Δk/k/0C phù hợp với giá trị tính tốn đo đạt dành cho lò phản ứng TRIGA Đối chiếu thực nghiệm lị Đà Lạt với cấu hình vùng hoạt 92 bó nhiên liệu LEU, hệ số nhiệt độ chất làm chậm độ phản ứng nhiên liệu tương ứng αM = -1,26x10-2% Δk/k/0C αF = -1,86x10-3% Δk/k/0C [1] Có khác thay đổi hệ số nhiệt độ αF, αM theo nhiệt độ: 69 - Hệ số nhiệt độ nhiên liệu F thay đổi theo nhiệt độ, nghĩa nhiệt độ nhiên liệu tăng lên giá trị độ phản ứng âm đưa vào vùng hoạt xấp xỉ (hình 5.1, 5.4) - Hệ số nhiệt độ chất làm chậm αM giảm nhiệt độ chất làm chậm tăng lên, nghĩa với nhiệt độ cao độ phản ứng âm đưa vào lớn (hình 5.3,5.5) So sánh chi tiết hệ số nhiệt độ trường hợp sử dụng nhiên liệu HEU LEU cho thấy: Hệ số nhiệt độ nhiên liệu trung bình sử dụng nhiên liệu LEU có âm so với sử dụng nhiên liệu HEU Cụ thể -2.14659 %Δk/k/0C so với 1.90948 %Δk/k/0C Điều cho thấy sử dụng nhiên liệu LEU có phản hồi thụ động tốt so với việc sử dụng nhiên liệu HEU Sự thay đổi độ phản ứng tính sau [9]:   T  0  kT  k0   kT k0 (5.3) Với k0 hệ số nhân hiệu dụng keff 400C (nhiệt độ trung bình vùng hoạt lị hoạt động) , kT hệ số nhân hiệu dụng nhiệt độ T0C 70 0,6 Nhiệt độ (0C) Hệ số độ phản ứng ( Δρx1000) 0,4 0,2 -0,2 20 40 60 80 100 120 -0,4 -0,6 -0,8 -1 -1,2 -1,4 -1,6 Hình 5.10 Sự phụ thuộc hệ số độ phản ứng theo nhiệt độ nhiên liệu nhiên liệu HEU Hệ số độ phản ứng (Δρx1000) Nhiệt độ (0C) 0 20 40 60 80 100 -5 -10 -15 -20 Hình 5.11 Sự phụ thuộc hệ số độ phản ứng theo nhiệt độ chất làm chậm nhiên liệu HEU 71 Nhiệt độ (0C) Hệ số độ phản ứng(Δρx1000) 0 20 40 60 80 100 -5 -10 -15 -20 Hình 5.12 Sự phụ thuộc hệ số độ phản ứng theo nhiệt độ nhiên liệu đối Hệ số độ phản ứng (Δρx1000) với nhiên liệu LEU 0,6 0,4 0,2 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1 -1,2 -1,4 -1,6 Nhiệt độ (0C) 20 40 60 80 100 120 Hình 5.13 Sự phụ thuộc hệ số độ phản ứng theo nhiệt độ chất làm chậm nhiên liệu LEU Tham khảo với số liệu từ Farhan Muhammad tính tốn cho lị phản ứng tiêu chuẩn IAEA (IAEA’s 10MW benchmark reactor) [7] sử dụng nhiên liêu LEU, 72 so sánh cho thấy có tương đồng hệ số độ phản ứng tính tốn luận văn tác giả: ta quan tâm tới dường biểu diễn BOL ( bắt đầu hoạt động, chưa tính tới độ đốt cháy nhiên liệu) hình 5.10, 5.11 Hình 5.14 Hệ số độ phản ứng thay đổi theo nhiệt độ chất làm chậm Hình 5.15 Hệ số độ phản ứng thay đổi theo nhiệt độ nhiên liệu Từ đồ thị ta thấy hệ số độ phản ứng giảm dần nhiệt độ nhiên liệu hay chất làm chậm tăng, giảm tương đồng hai trường hợp sử dụng nhiên liệu LEU hay HEU 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong trình thực luận văn, cá nhân tiếp cận tìm hiểu hai chương trình tính tốn chun dùng cho lò phản ứng hạt nhân WIMSD CITATION Cùng với kiến thức q báu LPƯ Đà Lạt hệ số an tồn nội lị phản ứng hạt nhân Qua đó, luận văn giải vấn đề khn khổ tốn đặt tính toán hệ số phản hồi độ phản ứng khảo sát thay đổi hệ số nhiệt độ tức thời hệ số nhiệt độ trễ theo nhiệt độ làm việc LPƯ Đà Lạt sử dụng nhiên liệu HEU thay nhiên liệu LEU Kết tính tốn cho thấy giá trị trung bình hệ số nhiệt độ nhiên liệu khoảng nhiệt độ từ 200C đến 1100C trường hợp sử dụng nhiên liệu LEU -2,14659x10-5Δk/k/0C, âm nhiều so với trường hợp sử dụng nhiên liệu HEU -1,90948x10-5Δk/k/0C điều cho thấy phản hồi nhiệt độ nhiên liệu sử dụng nhiên liệu LEU có phần tốt HEU Giá trị trung bình hệ số nhiệt độ chất làm chậm khoảng nhiệt độ từ 200C đến 950C trường hợp sử dụng nhiên liệu LEU -2,44167x10-4Δk/k/0C, HEU -2,66534x10-4Δk/k/0C nhiệt độ chất làm chậm tăng lên hệ số nhiệt độ chất làm chậm tăng lên, nghĩa với nhiệt độ cao độ phản ứng âm đưa vào lớn Nhìn chung, hệ số phản hồi nhiệt độ nhiên liệu chất làm chậm tính tốn phù hợp tốt với giá trị thu từ thực nghiệm Các hệ số âm, trường hợp lò sử dụng nhiên liệu HEU hay thay nhiên liệu LEU đảm bảo tính an tồn nội Điều có nghĩa nhiệt độ nhiên liệu hay chất làm chậm tăng lên đưa vào vùng hoạt độ phản ứng âm, làm giảm độ phản ứng lò, ổn định công suất 74 Hệ số nhiệt độ nhiên liệu sử dụng nhiên liệu LEU có phần âm so với sử dụng nhiên liệu HEU cho thấy chuyển đổi nhiên liệu từ HEU sang LEU đem đến cho lị hệ số an tồn thụ động tốt Kiến nghị Hệ số phản hồi nhiệt độ độ phản ứng phụ thuộc vào: - Độ giàu nhiên liệu (ảnh hưởng hiệu ứng Doppler thông qua mật độ U-238) - Nhiệt độ chất làm chậm nhiên liệu - Độ cháy nhiên liệu Trong khuôn khổ tính tốn luận văn, tơi xét hệ số nhiệt độ độ phản ứng phụ thuộc vào hai điều kiện đầu mà chưa tính đến trường hợp thay đổi độ cháy nhiên liệu, nghĩa toán giải nhiên liệu nạp ban đầu Do đó, ta mở rộng tốn cho trường hợp sau: - Tính tốn cho trường hợp nhóm lượng nhóm lượng - Thay đổi cấu hình làm việc lị khác tính hệ số nhiệt độ cho trường hợp cấu hình hỗn hợp LEU HEU - Tính đến độ cháy nhiên liệu Các khảo sát hoàn toàn thực được, kết thu dùng để tham khảo muốn thay đổi lựa chọn cấu hình làm việc tối ưu lị, cho vừa đảm bảo công suất vừa đảm bảo an tồn nội tối ưu cho lị 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] DNRR/SAR-2012 [2] Đỗ Quang Bình, Nguyễn Phước Lân (2003), Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình CITATION, Viện lượng nguyên tử Việt Nam - Trung tâm hạt nhân Tp Hồ Chí Minh [3] Ngơ Quang Huy (2003), Vật lý lị phản ứng hạt nhân, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh [4] AEA Technology, The ANSWERS Software Service WIMS, NEA Databank, United Kingdom [5] George I Bell, S Glasstone (1970), Nuclear Reactor Theory, Van Nostrand Reinhold Company, USA [6] Donald R Olander (2009), “Nuclear Fuels – Present and future”, Engineering Journal, 13 [7] Farhan Muhammad (2011), “Reactivity feedback coefficients of a low enriched uranium fuelled material test research reactor at end-of-life”, Annals of Nuclear Energy, 38, 2836-2839 [8] Hugo M.Dalle, Claubia Pereira, Rosemary G.P Souza (2002), “Neutronic calculation to the TRIGA Ipr-R1 reactor using the WIMSD4 and CITATION codes”, Annals of Nuclear Energy, 29, 901–912 [9] IAEA-TECDOC-643, 1992 [10] John R Lamarsh, Anthony J Baratta, (2001), Introduction to Nuclear Engineering, Prentice Hall Inc, USA 76 [11] Jong Tai Lee, Jung Do Kim and Mann Cho (1978), “Multigroup Calculatoins for TRIGA-type Reactor Analysis”,Journal of the Korean Nuclear Society,10 (2) [12] Mohamad Hairie Rabir (2013), “Measurement of the power and temperature reactivity coefficients of the RTP TRIGA reactor”, Nuclear Engineering and Design, 265, 269-271 [13] Oak Ridge National Laboratory, (2000), “Thermophysical Properties of MOX and UO2 Fuel Including the Effects of Irradiation”,351, 9-13 77 ... 5.7 Hệ số nhân hiệu dụng, hệ số nhiệt độ nhiên liệu độ phản ứng lò sử dụng nhiên liệu HEU 58 Bảng 5.8 Hệ số nhân hiệu dụng, hệ số nhiệt độ nhiên liệu độ phản ứng lò sử dụng nhiên liệu. .. lị phản ứng 2.2 Hệ số nhiệt độ nhiên liệu độ phản ứng Hệ số nhiệt độ nhiên liệu độ phản ứng hệ số biểu diễn thay đổi cuả độ phản ứng nhiệt độ nhiên liệu thay đổi Hệ số thường âm hầu hết lò phản. .. nhiệt độ, cơng suất lị Một số hệ số phản hồi quan trọng hệ số rỗng, hệ số phản hồi nhiệt độ hệ số phản hồi công suất độ phản ứng Các hệ số giúp lị phản ứng hạt nhân hoạt động ổn định gia tăng bất