2.2 Chương trình MVP/GMVP
2.2.4 Tính tốn cháy với MVP_BURN
2.2.4.1. Chương trình MVP_BURN
Chương trình MVP_BURN thực hiện các tính tốn cháy với việc tích hợp chương trình MVP năng lượng liên tục và module BURN tính tốn cháy để giải quyết bài toán cháy nhiên liệu dựa trên phương pháp Bateman cải tiến, kết quả thu được là tốc độ các phản ứng như phản ứng bắt tiết diện vi mô, phản ứng phân hạch và phản ứng (n,2n)... Cùng với quá trình xây dựng và phát triển của MVP, chương trình nguyên mẫu MVP_BURN cũng được phát triển những năm nửa sau 1990 và được ứng dụng phổ biến cho đến ngày nay. Việc mở rộng thêm bộ thư viện MVP dựa trên file dữ liệu hạt nhân khác nhau, các phiên bản tiếp theo của MVP_BURN tiếp tục được cho ra đời và đã khẳng định được tính hữu dụng trong việc giải quyết nhiều bài tốn cháy phức tạp. Khi thực hiện các tính
tốn với MVP, mơ hình hình học và thành phần vật liệu được người dùng định nghĩa, tốc độ phản ứng vi mô của các đồng bị được tính tốn. Do đó q trình liên kết MVP và BURN có thể tiến hành trực tiếp.
Hình 2.1 là sơ đồ mơ tả q trình tính cháy với MVP_BURN. Ban đầu, dữ liệu tiết diện cùng với nhiệt độ thích hợp phải được chuẩn bị ở trong module MVP_ART. Tính tốn trong trạng thái cân bằng được thực hiện trong MVP để thu được các phân bố tốc độ phản ứng vi mơ. Phương trình suy giảm được giải quyết với việc các phân bố được thực hiện để thu các dữ liệu thành phần tại điểm cháy tiếp theo. MVP_BURN sử dụng phương pháp Bateman để giải phương trình suy giảm. MVP_BURN thực hiện tính tốn cháy bằng việc thực hiện lặp nhiều lần tạo thành chuỗi MVP ở trạng thái dừng và các tính tốn suy giảm.
Hình 2.1: Sơ đồ mơ tả q trình tính tốn cháy MVP [44]. Các chức năng chính của chương trình tính tốn là:
• Thực hiện các tính tốn cháy cho cả hệ thống với một lượng lớn các đồng vị nhiên liệu và mơ hình hình học thống kê.
• Bộ thư viện MVP cho nhiệt độ tùy ý có thể sử dụng phương pháp nội suy.
thành phần cấu tạo của vật liệu hay chuỗi cháy theo từng loại lị phản ứng.
• Tính tốn cháy rẽ nhánh được sử dụng để đánh giá sự thay đổi của độ phản ứng tức thì tại bất kỳ điểm cháy nào.
• Áp dụng phương pháp hiệu chỉnh dự đốn cho bất kỳ thời điểm nào của q trình cháy cho q trình cháy có hiệu quả và chính xác.
2.2.4.2. Chuỗi cháy nhiên liệu
Các mơ hình chuỗi cháy sử dụng trong MVP_BURN được thể hiện ở bảng 2.1, lựa chọn sử dụng mơ hình chuỗi cháy phụ thuộc vào mục đích của người dùng, tùy thuộc vào từng thiết kế và vào đặc trưng từng loại lị phản ứng. Trong đó mơ hình chuỗi cháy tiêu chuẩn thường được đề xuất sử dụng nhằm tiết kiệm kích thước bộ nhớ. Mơ hình chuỗi cháy đa mục đích được thiết kế nhằm ứng dụng trong phân tích kiểm tra vật liệu sau chiếu xạ. Các tính tốn cháy khi sử dụng hai mơ hình chuỗi cháy trên đã được xác nhận thông qua sự phù hợp của các kết quả tính tốn khi sử dụng mơ hình chuỗi cháy trên cho lò phản ứng nước nhẹ và lò phản ứng nhân nhanh FBR (fast breeder reactor). Hình 2.4 mơ tả chuỗi cháy u4cm6fp50bp16T được sử dụng trong các tính tốn thiết kế bó nhiên liệu trong luận án này .
Để áp dụng chương trình Monte Carlo năng lượng liên tục trong các bài toán cháy nhiên liệu thực tế, bộ thư viện tiết diện hiệu dụng cần bổ sung dữ liệu cho hạt nhân nặng (actinides), sản phẩm phân hạch (FPs) và các đồng vị có tiết diện hấp thụ cao. Thơng qua việc sử dụng mơ hình chuỗi cháy trong thư viện của MVP_BURN, người dùng có thể dễ dàng thay đổi các thông số theo yêu cầu của từng loại nhiên liệu và từng loại lị phản ứng.
Bảng 2.1: Các mơ hình chuỗi cháy nhiên liệu trong MVP_BURN [49]. Phân loại mơ hình Tên mơ hình chuỗi cháy nhiên liệu chuỗi cháy nhiên liệu Lị phản ứng Lị phản ứng
nơtrơn nhiệt nơtrôn nhanh Chuỗi cháy tiêu chuẩn u4cm6fp50bp16T u4cm6fp50bp16F8 (Các tính tốn hạt nhân) th2cm6fp50bp16T th2cm6fp50bp16F
Chuỗi cháy đa mục tiêu u4cm6fp104bp12T (Phân tích sau khi chiếu xạ)
Chuỗi cháy chi tiết th2cm6fp193bp6T th2cm6fp193bp6F (Đánh giá các mơ hình khác)
Hình 2.3: Mơ hình chuỗi cháy nhiên liệu u4cm6 cho các actinides [49].