• شماره ركورد
    24657
  • شماره راهنما
    NUC3 28
  • عنوان

    مدل‌سازي قلب راكتور هسته‌اي بوشهر با استفاده از سوخت TVS-2M و بهينه‌سازي تركيب سوخت و مكان براي بارگذاري يك مجتمع سوخت UTVS در قلب اين راكتور

  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي هسته اي - راكتور
  • دانشكده
    علوم و فناوري هاي نوين
  • تاريخ دفاع
    1403/12/04
  • صفحه شمار
    113 ص.
  • استاد راهنما
    غلامرضا انصاري‌فر
  • كليدواژه فارسي
    قلب مختلط , تحليل نوترونيك , تحليل ترموهيدروليك , تحليل ترمومكانيك , شبكه عصبي مصنوعي , بهينه‌سازي
  • چكيده فارسي
    سوخت هسته‌اي يك ماده بسيار پيچيده است كه در معرض توسعه مداوم است و توسط طيف وسيعي از سازندگان توليد مي‌شود. قلب يك نيروگاه قدرت عملياتي مي‌تواند شامل صدها مجتمع سوخت باشد؛ در مواردي كه بيش از يك طرح واحد از مجتمع سوخت در قلب وجود دارد، قلب به عنوان قلب مختلط توصيف مي‌شود. وظيفه اطمينان از اين كه عدم تعامل انواع مختلف مجتمع سوخت به گونه‌اي مضر كه باعث ايجاد مشكلاتي در روند كاري قلب راكتور ‌شود، بخش مهمي از تضمين ايمني هسته‌اي است. در اين پژوهش، مدل‌سازي قلب شماره 13 راكتور هسته‌اي بوشهر با استفاده از سوخت‌هاي TVS-2M و بارگذاري يك مجتمع سوخت UTVS با تركيب سوخت و مكان بهينه در قلب اين راكتور مد نظر قرار گرفت. به اين منظور كه مجتمع UTVS مورد نظر، در قلب راكتور تحت كمترين تنش حرارتي، ترموهيدروليكي و ترمومكانيكي ممكن قرار گيرد و در اين شرايط قلب راكتور نيز به خوبي كار خود را انجام دهد. براي اين كار، پس از انجام مطالعات مرتبط، قلب شماره 13 راكتور بوشهر توسط كدهاي Dragon و Parcs براي انجام محاسبات نوترونيكي مدل شد و مجتمع UTVS در جايگاه‌هاي مختلف اين قلب با غناهاي سوخت مختلف بارگذاري شد و مورد بررسي قرار گرفت. در ادامه براي هر يك از قلب‌هاي مختلط ايجاد شده در محاسبات نوترونيكي، سلول معادل كانال داغ قلب راكتور و كانال داغ مجتمع ‌UTVS بارگذاري شده، در نرم‌افزار Ansys FLUENT مورد بررسي ترموهيدروليكي قرار گرفتند. در مرحله بعد براي هر حالت ايجاد شده ميله داغ مجتمع سوخت UTVS در كد FRAPCON مدل شد و تحليل ترمومكانيكي روي آن‌ها انجام شد. در نهايت به كمك پارامترهاي خروجي از محاسبات نوترونيك، ترموهيدروليك و ترمومكانيك يك شبكه عصبي مصنوعي ايجاد شد و با كوپل اين شبكه با الگوريتم ژنتيك و انتخاب يك تابع هزينه مناسب، بهينه‌سازي جهت رسيدن به جايگاه و غناي سوخت بهينه براي بارگذاري مجتمع سوخت UTVS در قلب شماره 13 راكتور بوشهر انجام شد. حالت بهينه براي بارگذاري مجتمع سوخت UTVS، بارگذاري اين مجتمع با غناي سوخت 2.4% در جايگاه شماره 16 از قلب شماره 13 بوشهر، به دست آمد. در نهايت محاسبات مصرف سوخت در طول سيكل كاري براي قلب مختلط بهينه انجام شد و با قلب اصلي مقايسه شد. اين بهينه‌سازي منجر به بهبود برخي پارامترهاي قلب با بارگذاري مجتمع سوخت جديد و همچنين قرار گرفتن مجتمع سوخت جديد تحت كم‌ترين تنش‌ها، حرارت و شرايط نوترونيكي شد.
  • كليدواژه لاتين
    Mixed core , Neutronics Analysis , Thermohydraulic Analysis , Thermomechanical Analysis , Artificial Neural Network , Optimization
  • عنوان لاتين
    Modeling the Bushehr Nuclear Reactor Core with TVS-2M Fuel an‎d Optimizing Fuel Composition an‎d Placement for Loading a UTVS Fuel Assembly in the Reactor Core.
  • گروه آموزشي
    مهندسي هسته اي
  • چكيده لاتين
    Nuclear fuel is a highly complex material that is continuously undergoing development an‎d is produced by a wide range of manufacturers. The core of an operational power plant can contain hundreds of fuel assemblies; in cases where more than one type of fuel assembly design is present in the core, it is described as a mixed core. Ensuring that the different types of fuel assemblies do not interact in a harmful manner, which could lead to operational issues in the reactor core, is a critical aspect of nuclear safety assurance. In this study, the modeling of the core number 13 of the Bushehr Nuclear Reactor was conducted using TVS-2M fuel assemblies, with the aim of optimizing the loading of a UTVS fuel assembly in terms of fuel composition an‎d placement within the reactor core. The objective was to ensure that the UTVS assembly is subjected to the least possible neutronic, thermohydraulic, an‎d thermomechanical stresses while maintaining the coreʹs efficient operation. To achieve this, after conducting relevant studies, the core number 13 of the Bushehr reactor was modeled using the Dragon an‎d PARCS codes for neutronics calculations. The UTVS assembly was loaded into various positions within the core with different fuel enrichments an‎d analyzed accordingly. Subsequently, for each of the mixed cores generated in the neutronics calculations, the equivalent hot channel of the reactor core an‎d the hot channel of the loaded UTVS assembly were examined thermal hydraulically using the ANSYS FLUENT software. Following this, the hot fuel rod of the UTVS assembly was modeled in the FRAPCON code for each scenario, an‎d thermomechanical analyses were performed. Finally, an artificial neural network was developed using the output parameters from the neutronics, thermal hydraulics, an‎d thermo-mechanics calculations. By coupling this network with a genetic algorithm an‎d selec‎ting an appropriate cost function, optimization was carried out to determine the optimal position an‎d fuel enrichment for loading the UTVS assembly in the core number 13 of the Bushehr reactor. The optimal configuration for loading the UTVS assembly was determined to be at position 16 of the core number 13 with a fuel enrichment of 2.4%. Finally, fuel consumption calculations were performed for the optimized mixed core over the operational cycle an‎d compared with the original core. This optimization led to improvements in certain core parameters with the new fuel assembly loading, as well as ensuring that the new fuel assembly is subjected to minimal stresses, thermal conditions, an‎d neutronics concepts.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    124488
  • نويسنده

    كرانياني، علي