نام پژوهشگر: محسن حسامی

تحلیل شروع و تکامل یک موج خود نگهدار درحال سوختن هسته ای در یک راکتور سریع بحرانی
thesis وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه اصفهان - دانشکده علوم 1390
  محسن حسامی   مهدی نصری نصرآبادی

این تحقیق به بررسی امکان شکل‏گیری پدیده ای به نام موج شکافان هسته ای که اخیرا در طراحی راکتورهای هسته ای مورد توجه قرار گرفته است، می پردازد. این موج با استفاده از یک چشمه‏ی نوترون خارجی (در مراحل اولیه‏ی راه‏اندازی موج) و با برقراری شرایط لازم و کافی ایجاد شده و قادر خواهد بود تا سال‏ها بدون سوخت‏گذاری مجدد انرژی تولید کند. سوخت مورد نیاز این نوع راکتور می‏تواند اورانیوم طبیعی و یا اورانیوم تهی شده باشد. پسماند این نوع راکتور نسبت به راکتورهای امروزی به مراتب خوش رفتار‏تر بوده و دارای بار کمتری از اکتینید‏ها مانند پلوتونیوم 239 می‏باشد. بررسی این موج با حل سیستم حاصل از معادله ی پخش نوترون تک گروهی وابسته به زمان سه بعدی، کوپل شده با معادلات مصرف سوخت و سینتیک و با در نظر گرفتن سیکل سوخت u-pu در یک قلب استوانه ای، انجام گرفته است. روش خطی سازی به کار گرفته شده در حل این سیستم نه تنها حل آن را با جدا کردن زیرسیستم‏های پخش و واکنش و از بین بردن حالت غیر‏ خطی آن ساده‏تر می‏کند، بلکه در این حالت روبرو شدن با چند صد روز زمان واقعی شبیه‏سازی جهت بررسی تشکیل موج، معقول‏تر به نظر می رسد. گسسته سازی فضائی و زمانی زیرسیستم خطی شده‏ی پخش به ترتیب با روش‏های المان محدود سه بعدی و تتا و نهایتا همگرائی آن با استفاده از روش بهینه‏ی bicgstab(l) انجام شده است. تغییرات اندک غلظت عناصر مربوط به زیرسیستم واکنش، با استفاده از روش دقیق رانگ-کوتا (5) ثبت شده است. با در نظر گرفتن زمان طولانی شبیه‏سازی، سه بعدی بودن مساله و همچنین کوچک بودن پله های زمانی و محاسبات سنگین مربوط به آن، با استفاده از روش openmp و موازی کردن برنامه ی نوشته شده به زبان فرترن 95، زمان لازم برای انجام محاسبات به نحو چشمگیری کاهش پیدا کرده است. روش المان محدود عنصر به عنصر به کارگیری شده ، حافظه‏ی مورد نیاز را حدود 10/1 کاهش داده است. از موارد جالب توجه در مورد این نوع راکتور، ایمنی حاصل از حالت خودبخودی موج و بازده ی بالای مصرف سوخت آن می‏باشد. در نهایت موج مورد نظر با سرعت میانگین cm/day 7/0 و بازده‏ی مصرف سوخت حدود 35 درصد حاصل شد.