ALLEGRO Reaktorral Kapcsolatos Reaktorfizikai Kihívások XV. MNT Szimpózium 2016.12.08-09.
Pónya Petra
Czifrus Szabolcs
BME NTI
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 UO2(?) + kísérletikazetta helyek Végső zónakialakítás: karbid üzemanyag a teljes zónában
Budapest Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Nukleáris Technikai Intézet
ALLEGRO zóna horizontális keresztmetszeti ábrája
Hűtőközeg
Radiális árnyékoló kazetták
Radiális reflektorok
Üzemanyag-kazetták
Biztonságvédelmi kazetták (DSD)
Szabályozó és biztonságvédelmi kazetták (CSD)
Kísérleti-kazetta helyek
y
x Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
Üzemanyag-kazetta és CSD/DSD kazetta horizontális keresztmetszeti ábrája Üzemanyag kazetta
CSD/DSD kazetta Vezető cső
Kazetta burkolat
Burkolat Belső vezető csatorna
Hélium hűtőközeg
Hűtőközeg
Üzemanyag pálca
B4C abszorbens rudak y
x Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
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 UO2 ? UO2 üzemanyag alkalmazása esetén hogyan tehető kritikussá a reaktor?
Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
Szabályozórudak pozíciója
Kísérleti-kazetta helyek
Üzemanyagkazetták
Szabályozó és biztonságvédelmi kazetták (CSD)
Biztonságvédelmi kazetták (DSD) y
x Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
Szabályzó rudak reaktivitás-értékessége Zónába behelyezett CSD/DSD kazetták száma
keff
Szórás
Kazettánkénti reaktivitás értékesség
[-]
[-]
[$]
[pcm]
CSD és DSD kazetták
10
0.9105
0.00047
3.53
1245
DSD kazetták
4
0.9930
0.00057
2.98
1052
CSD kazetták
6
0.9432
0.00035
4.34
1531
Középső DSD kazetta
1
1.0065
0.00053
8.07
2849
Középső CSD kazetták
3
0.9583
0.00034
7.25
2559
Külső DSD kazetták
3
1.0205
0.00036
1.38
486
Külső CSD kazetták
3
1.0206
0.00037
1.37
483
Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
Középső CSD rudak értékességi görbéje
∆keff=0,0603 ~3,3 cent/mm
Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
Radiális teljesítményeloszlás kiegyenlítése Pu Üzemanyag tartalom gyűrűk [%]
[-]
Üa. kazetták száma [-]
25.5 24 24 24 23 23 23 22 22 22
1, 2 1, 2 1 2 1, 2 1 2 1, 2 1 2
81 12 3 9 12 3 9 12 3 9
keff
Szórás
[-]
[-]
Kazettaközi egyenlőtlenségi tényező [-]
1.03511 1.02539 1.03193 1.02875 1.02044 1.03104 1.02444 1.01622 1.02864 1.02093
0.00035 0.00054 0.00057 0.00058 0.00036 0.00038 0.00059 0.00059 0.00039 0.00038
1.2488 1.1948 1.2624 1.2528 1.2008 1.2527 1.2600 1.2151 1.2534 1.2537
Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
Kiégés számítás (75 MWth) 25,5% Pu a teljes zónában
24% Pu a középső 12 üzemanyag-kazettában
Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
Középső CSD rudak kialakításának módosítása B4C rudak száma kazettánként
B4C rudak átmérője
keff
Szórás
Egy darab CSD reaktivitás értékessége [pcm] [$]
[-]
[mm]
[-]
[-]
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
Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
Lezárási kritérium teljesülésének vizsgálata
• • • •
Hatáskeresztmetszet-könyvtárak kritikussági benchmark validációs eredményei ALLEGRO-ra vonatkozó korábbi számítások GFR-re vonatkozó korábbi számítások Saját eredmények Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
Lezárási kritérium teljesülése
Behelyezett abszorbens kazetták száma 6 CSD 7 DSD 6 CSD + 6 DSD 6 CSD + 7 DSD
keff
[-] 0.97069 0.97048 0.95271 0.93788
keff, uncertainty
[-] 0.00028 0.00044 0.00045 0.00020
[-] 0.00601 0.00602 0.00602 0.00600
[-] 0.98270 0.98251 0.96474 0.94989
Bizonytalanságok csökkentését célzó méréssorozat!
Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
Lezárási kritérium teljesülése Nem Nem Igen Igen
UO2 üzemanyag alkalmazása
Hogyan tehető kritikussá a reaktor? Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
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?
Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
Neutronkiszökés csökkentése Extra reflektorgyűrűk alkalmazása réven? 0,86 0,85
keff [-]
0,84 0,83 0,82 0,81
0,80 0
1
2
3
4
Number of reflector rings Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
5
Reaktivitás növelésének lehetőségei
0. 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Üzemanyag gyűrűk száma
Üa. pálcák hossza
Üa. pálcák átmérője
keff
Szórás
[-]
[cm]
[cm]
[-]
[-]
5
86
0.54700
0.85431
0.00033
6
96
0.57435
0.96633
0.00036
6
106
0.60170
1.02026
0.00037
6
106
0.57435
0.98605
0.00034
7
96
0.57435
1.00898
0.00038
7
106
0.57435
1.02742
0.00037
7
106
0.60170
1.06262
0.00035
Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
Köszönöm a figyelmet!
Budapest University of Technology and Economics Institute of Nuclear Techniques
