طراحی نوترونیک حالت ایستای قلب رآکتور 20 مگاوات آب سنگین

ازآنجاییکه تهیه آب سنگین با خلوص بالا نیاز به تکنولوژی پیشرفته و صرف هزینه زیاد دارد، انتخاب درصد خلوص این سیال از دیدگاه اقتصادی حائز اهمیت می باشد. بدین منظور آب سنگین با خلوص 5ˆ99 درصد که پایین ترین حدمناسب برای صنعت هسته ای (nuclear grade) می باشد، انتخاب گردیده است . پس از بررسی فیزیک شبکه های آب سنگین، محاسبات اولیه بهینه یابی گام شبکه و شعاع میله سوخت با بهره گیری از روابط تجربی و نوشتن برنامه های رایانه ای کوچک برای کمودور 64، صورت گرفته است . شعاع میله سوخت و گام شبکه دراین محاسبات به ترتیب 2ˆ1 و 17 سانتی متر بدست آمده اند . محاسبات سلولی راکتور مورد نظر بااستفاده از کدکامپیوتر laser به انجام رسیده و درنتیجه شعاع سوخت یک سانتی متر و گام بهینه شبکه 16 سانتی متر تعیین گردیدند. دراستفاده از کد laser برای بهینه یابی گام شبکه و شعاع میله سوخت روش جدیدی بکار گرفته شده است که تعداد دفعات اجرای برنامه و نتیجتا هزینه محاسبات راتا 60 درصد نسبت به روشهای متداول کاهش می دهد. ازآنجاییکه بامقایسه نتایج حاصله از کد wims, laser و چند که دیگر بایک سری از اطلاعات آزمایشگاهی، مشخص گردیده که کد laser فاقد دقت مناسب بوده و برای یک چنین محاسباتی، کد wims از تقریب مناسبتری برخوردار می باشد، بدین جهت برای محاسبات قلب راکتور از ترکیب کدهای exterminator ii,wims استفاده به عمل آمد. ابعاد قلب برهنه عبارت از شعاع 136 و ارتفاع 275 سانتیمتر می باشد. صرفه بازتابنده برای ضخامت بی نهایت بازتابنده، مقدار 45 سانتیمتر بدست آمد و باتوجه به هزینه بالای تهیه آب سنگین، بازتابنده ای با ضخامت 25 سانتیمتر که صرفه آن، حدود 24 سانتیمتر می باشد، اختیار گردیده است . کد wims توانائیهای قابلی درجهت محاسبات فرسایش سوخت و برآورد راکتیویته مورد نیاز جهت عمر قلبی باقدرت مشخص (دراین حالت 20 مگاوات) را دارا می باشد. درروند محاسباتی با درنظر گرفتن عمر قلبی معادل یک سال محاسبات فرسایش سوخت ، انجام گرفته که نتایج، دانسیته جرمی قدرت 4/34 کیلووات برکیلوگرم با فرسایش سوختنی معادل 1528 مگاوات روز بر تن اورانیم، بدست می دهد. پس ازانجام محاسبات نوترونیک ، راکتور از نظر ترموهیدرولیک مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته (باانجام محاسبات دستی) و محاسبات اولیه نشان دادند باطرح راکتور بصورت تانک ساده درجه حرارت مرکز میله سوخت از حدمجاز خارج شده و به بیش از 1000 درجه سانتیگراد می رسد. به منظور مقابله بااین مشکل دراطراف هرمیله سوخت یک کانال انتقال حرارت به صورت استوانه ای از a1 درنظر گرفته شد که موجب افزایش سرعت خطی سیال گردیده تادمای سوخت راکاهش دهد.وجود لوله انتقال حرارت ، باعث گردید که محاسبات سلولی و قلب به غیر از محاسبات بهره بازتابنده، مجددا انجام پذیرد.