بررسی برخی جنبه‌های مهم ایمنی ذاتی رآکتور برست-300، رآکتور سریع نسل چهارم خنک شده با سرب

در این مطالعه، یک طراحی روسی از رآکتورهای سریع خنک شده با سرب مذاب، با سوخت ترکیبی اورانیم- پلوتونیم نیترید انتخاب شد. برای نشان دادن این مهم که طراحی مذکور از ایمنی ذاتی به عنوان یکی از معیارهای پیشنهادی نسل چهارم رآکتورهای هسته‌ای برخوردار است، شبیه‌سازی دقیقی از قلب با کمک کد محاسباتی MCNP انجام شد. سطح مقطع‌های مواد موجود در قلب با استفاده از نرم‌افزارهای MAKXF و NJOY در دماهای مختلف تهیه و برخی پارامترهای پویا و ناپویا نظیر ضریب تکثیر مؤثر قلب، کسر مؤثر و شش گروهی نوترون‌های تأخیری محاسبه شدند. بازخورهای واکنش‌پذیری حرارتی با تغییر مشخصه‌ها و اندازه‌های مؤلفه‌های قلب در کد MCNP و مشاهده‌ی اثر آن بر روی keff محاسبه شدند. یک مدل سیستمی کامل، با لحاظ نمودن زیرسیستم‌های نوترونی و ترموهیدرولیکی و بازخورهای حرارتی تهیه و بر مبنای آن ضریب توانی واکنش‌پذیری و حاشیه‌ی واکنش‌پذیری (معیاری از واکنش‌پذیری بیشینه‌ی قابل تزریق به قلب) محاسبه شد. بر این اساس با توجه به این که مقدار این حاشیه‌ی واکنش‌پذیری کم‌تر از کسر مؤثر نوترون‌های تأخیری قلب است، این طراحی مجهز به ایمنی ذاتی دانسته شده است چرا که امکان بحرانی شدگی آنی در اثر تزریق واکنش‌پذیری در دسترس وجود ندارد. هم‌زمان برخی حالت‌های گذرا نیز به منظور اثبات ایمنی ذاتی قلب در نظر گرفته شدند. تحلیل پایداری پویا بر مبنای تشکیل ماتریس گذر حالت برای معادله‌های معرف سیستم و محاسبه‌ی ویژه مقدارهای این ماتریس که همان قطب‌های سیستم‌اند، نیز انجام شد. مجموعه‌ای از قطب‌ها که همگی دارای بخش حقیقی منفی‌اند، خود معرف یک سیستم پایدار پویا بوده و معیار دیگری از ایمنی ذاتی است.