طراحی مفهومی نوترونی رآکتور تحقیقاتی تهران با استفاده از سوخت حلقوی

هدف از این مقاله، بررسی امکان استفاده از سوختی با هندسه حلقوی به منظور بهینه ‌سازی آن در رآکتور تحقیقاتی تهران از دیدگاه نوترونی است. در استفاده از سوخت‌های حلقوی، به دلیل تولید شار بالاتر و راکتیویته بیش‌ تر، نیاز به بارگذاری سوخت کم‌ تری است. بنابراین در این پژوهش، در رآکتور تحقیقاتی تهران از سوختی جدید با هندسه حلقوی جهت جایگزینی با سوخت فعلی که دارای هندسه صفحه‌ ای است، استفاده شده است. این سوخت از لحاظ موادی مشابه با سوخت رآکتور تهران می ‌باشد. برای این منظور، پارامترهای نوترونی قلب شامل ضریب تکثیر موثر، راکتیویته، توزیع شار نوترون سه ‌گروهی، ضریب بیشینه توان، ضریب ایمنی راکتیویته، ارزش میله ‌های کنترل، با استفاده از کدهای mcnpx2.7 و wims-citation محاسبه شده است. سپس نتایج حاصله این کدها با نتایج گزارش آنالیز ایمنی (sar) رآکتور تحقیقاتی تهران (trr) مقایسه گردید. نتایج نشان می‌ دهد که مقدار درصد اختلاف نسبی برای پارامترهای راکتیویته و ضریب بیشینه توان برای رآکتور تیوبلار حاصل از کد mcnpx در مقایسه با نتایج trr-sar به ترتیب در حدود 0/2 و 22- درصد می ‌باشد. هم‌ چنین نتایج به دست آمده در این مقاله نشان می‌دهد که برای رسیدن به راکتیویته معادل قلب اول رآکتور تحقیقاتی تهران یعنی حدود pcm 6916، میزان جرم سوخت قلب تیوبلار تا حدود 17% کاهش می‌ یابد. از سوی دیگر، با استفاده از سوخت حلقوی شار نوترونی در کانال‌ های پرتودهی تا حدود 14% افزایش می‌ یابد. هم‌ چنین با توجه به نتایج این تحقیق، قلب پیشنهادی تیوبلار، قلبی با چیدمان 16 تایی و حداقل 7 بسته 6 تایی میله کنترل جهت رسیدن به معیارهای ایمنی لازم است.

neutronic conceptual design of tehran research reactor using tubular fuel

the purpose of this paper is to investigate the possibility of using fuel with annular geometry (tubular) in tehran research reactor (trr) from a neutronic perspective. the use of annular fuels requires less fuel load due to higher flux generation and higher reactivity. it is noteworthy that one of the most important advantages of this type of fuel is the creation of an area in the center of the fuel complex for irradiation of materials and production of radiopharmaceuticals. therefore, in the trr, a new fuel with annular geometry has been adopted to replace the current fuel with cubic geometry. this fuel is similar to trr fuel in terms of materials. for this purpose, the neutron conditions of the core are simulated using mcnpx2.7 and wims-citation codes. then the obtained results from these codes were compared with the sar results of the trr. the obtained results in this paper show that to achieve the reactivity equivalent to the first core of the trr, the critical mass of the tubular core fuel is up to 17% less than the critical mass of the first core fuel. on the other hand, using annular fuel, the neutron flux in the radiation channels increases up to about 14%. also, according to the results of this study, the proposed tubular core, a core with an arrangement of 16 and at least 8 packages of 6 control rods are needed to achieve safety standards.