عامل شکافت سریع ، یکی از چهار عامل ضریب تکثیر بی نهایت است و بنا به تعریف عبارت است از تعداد کل نوترونهای تولید شده از شکافت سریع و حرارتی به نوترونهای حاصل از شکافت حرارتی. اثر شکافت سریع باید در راکتورهایی که شامل ایزوتوپهای شکافت پذیری مانندu 238 و 232th هستند در نظر گرفته شود. این ایزوتوپها با نوترون سریع قابل شکافتند. (سوخت راکتور صفر قدرت آب سنگین اصفهان، اورانیوم طبیعی است که بیش از 99 درصد آنu 238 است). اگر چه درصد کمی از شکافتها در راکتور های حرارتی مربوط به شکافت سریع است ولی این عامل در ضریب تکثیر راکتور و در نهایت در طراحی راکتور دخالت دارد. بنابراین اندازه گیری این عامل اهمیت ویژه ای دارد. در این مطالعه پس از بررسی و تأیید قابلیت طلق چراغ (میکای طبیعی) به عنوان آشکارساز رد هسته ای، عامل شکافت سریع راکتور قدرت آب سنگین اصفهان توسط این نوع آشکارساز اندازه گیری شد.

در این تحقیق امکان سنجی تبدیل سوخت راکتور چشمه نوترون مینیاتوری (mnsr) به حالت leu انجام شده است. شبیه سازی دقیق اجزای اصلی راکتور با استفاده از کد mcnp5، امکان محاسبه ی ضریب تکثیر موثر را ایجاد نموده است. امکان جایگزینی سوخت heu با سوخت جدید leu با استفاده از کدهایorigen2.1 و mcnp5 مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. نرم افزار matlab7.8به منظور تخمین طول عمر قلب راکتور در حالت leu، نتایج کد origen2.1 را به فرمت قابل قبول برای کد mcnp5 تبدیل نمود. پارامترهای مصرف سوخت از قبیل رادیواکتیویته، قدرت حرارتی آزاد شده ناشی از واپاشی ایزوتوپ های ناپایدار، و خطرات سمومیت تابشی و شیمیایی در پایان سیکل کاری و همچنین برای یک میلیون سال پس از خاموشی راکتور در هر دو حالت heu و leu مورد بررسی قرار گرفته است.

در کارخانه تولید سوخت هسته ای علاوه بر وجود تشعشع و خطر پرتوگیری، خطر حالت بحرانی سیستم نیز وجود دارد. هنگامی که دقیقاً یک نوترون از هر شکافت برای شکافت بعدی تولید می شود سیستم را بحرانی می نامند. در فرآیند تولید پودر uo2(دی اکسید اورانیوم ) از (هگزا فلوراید اورانیوم) uf6 گازی با غنای 5 درصد احتمال رخداد حالت بحرانی زیاد است. در این تحقیق از کد mcnp 4c برای شبیه سازی تانک هیدرولیز در مرحله تبدیل uf6 به uo2f2 استفاده شده است که حالت بحرانی سیستم را محاسبه می کند. علاوه بر آن یکی دیگر از پارامترهای اساسی در هنگام کار با مواد پرتوزا، دز ناشی از واپاشی هسته های ماده مورد نظر می باشد، پس از تعیین جرم بحرانی سیستم، توزیع دز در بیرون مخزن هیدرولیز را محاسبه می کنیم. پس از محاسبات دز انجام شده و برآورد میزان دز دریافتی توسط کارکنان، می توان اقدامات پیشگیرانه جهت محدود کردن دز دریافتی را انجام داد.

در گام اول این پژوهش آشکارساز ژرمانیوم فوق خالص دانشگاه اصفهان را شبیه سازی کردیم و سپس به تعیین ضخامت لایه ی مرده ی بلور آشکارساز مربوط پرداختیم. ضخامت مذکور به گونه ای تعیین شد که بهترین سازگاری بین بیناب تجربی و خروجی آشکارساز شبیه سازی شده مشاهده شود [8-11، 13 و 51-56]. بعد از اطمینان از خروجی آشکارساز شبیه سازی شده، برنامه برای اجراهای متعدد آماده شد. به وسیله ی آشکارساز شبیه سازی شده، بیناب گیری برای چهار چشمه ی استاندارد مارینلی حاوی خاک هایی با چگالی های متفاوت در گستره ی 1-5/1 و تماماً مشمول چشمه های پرتوزای امرسیم-241 ( با پرتوزایی kbq02/0±75/1)، سزیم-137(kbq 06/0±03/4) و یروپیم-152( kbq02/0±81/1) انجام شد. (دانستن ترکیب عنصری چشمه های حجمی برای شبیه سازی ضروری بود، که از طریق xrf نمونه های خاک مشخص شدند). همچنین بیناب گیری برای چشمه های نقطه ای: امرسیم، سزیم و یروپیم در فواصل مختلف برای دستیابی به اهداف مورد نظر اجرا شد. علاوه بر شبیه سازی، کارهای تجربی وآزمایشگاهی مورد نیاز این پروژه با انواع چشمه های حجمی و نقطه ای در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه اصفهان انجام شد. بعد از جمع آوری اطلاعات از دو طریق تجربی و شبیه سازی، محاسبات مربوط انجام شد و نتایج حاصل، تجزیه و تحلیل شدند. نتایج حاصل از این پژوهش در فصل حاضر جمع آوری گردید. در ادامه به اختصار به موضوعات و مباحث مطرح شده در این فصل اشاره می کنیم و جزئیات مربوط به هر قسمت به طور مفصل در متن فصل بحث خواهد شد. در ابتدا اثر چگالی و نوع ترکیب شیمیایی به عنوان دو عامل شاخص در مباحث خودجذبی [57-63] بحث و بررسی شدند و همچنین میزان خطا در محاسبه ی پرتوزایی زمانی که ضریب تصحیح خودجذبی در نظر گرفته نشود ارزیابی شد. در ادامه 3 راهکار متفاوت برای حذف یا کم رنگ کردن اثرات خودجذبی در مباحث بیناب نگاری گاما مطرح شدند و از جوانب مختلف مورد تحلیل و بررسی قرار گرفتند. یکی از راهکارها، ارائه ی یک رویه ی سه بعدی از بازده برحسب دو عامل انرژی و چگالی را مطرح می کند. راهکار دیگری که از بدیع ترین راهکارهای مطرح در این پژوهش است بر مبنای طرح مدلی به نام چشمه ی نقطه ای مجازی برای مقیاس بندی بازده آشکارساز مطرح می شود که با انجام محاسبات مربوط به قله های انتخابی در انرژی های متفاوت برای چشمه های حجمی و نقطه ای، چشمه های نقطه ای معادل با هر چشمه حجمی را تعیین و به کمک روابط استخراج شده از پایان نامه و مقاله ی آقای محمدعلی محمدی با استفاده از مدل آشکارساز نقطه ای مجازی، بازده آشکارساز را در انرژی های مختلف برای هر نمونه محاسبه می کند و سپس منحنی بازده برحسب انرژی برای چشمه های مارینلی مذکور تعیین می شود. راهکار سوم با داشتن یک مجموعه چشمه ی استاندارد هم هندسه با خودجذبی های متفاوت و مرجع قرار دادن یکی از آن ها عملی می شود و همچنین این راهکار به طریق mcnp نیز مورد ارزیابی قرار می گیرد و به این ترتیب محدودیت این روش (نیازمندی به یک مجموعه چشمه ی استاندارد) برطرف می گردد. خطای محاسبات پرتوزایی نمونه های محیطی مطابق روند رایج در آزمایشگاه(اکتفا کردن به یک مرجع استاندارد) به طور میانگین مقادیر 8/17%، 7/8% و 9/7% به ترتیب برای گستره انرژی های، 100 < e، 400> e > 100 و kev400< e برآورد شد. بی شک یکی از عوامل مهم و موثر در ایجاد بخش عمده ای از این خطاها مربوط به نادیده گرفتن عامل خودجذبی در روند این محاسبات می باشد. دو عامل موثر بر ضرایب تصحیح خودجذبی، چگالی و نوع ترکیبات عنصری نمونه ی تحت مطالعه هستند. مطالعات نشان دهنده ی تأثیر پررنگ تر عامل چگالی در مقایسه با عامل نوع ترکیبات بود. نادیده گرفتن عامل چگالی در مبحث تصحیحات خودجذبی، در حالتی که اختلاف چگالی نمونه ی استاندارد و مجهول 2/1 بود، در انرژی های کم 21% و در انرژی های بالا به 2/8% کاهش می یافت و برای حالتی که اختلاف چگالی نمونه ی استاندارد و مجهول 2/0 بود خطا از 1/3% در انرژی های کم به 49/1% در انرژی های بالا کاهش می یافت. این در حالی است که اختلاف چگالی نمونه ی مجهول با استاندارد برای نمونه های محیطی بین صفر تا 2 گزارش شده است [58] و نادیده گرفتن عامل نوع ترکیبات در گستره ی تغییرات z نمونه های محیطی می تواند منجر به خطای 4/47%، 06/18%، 9/6%، 04/1% و 57/0% به ترتیب در انرژی های 78/121، 70/244، 28/344، 90/778، kev 01/1408 شود. برای تصحیح خودجذبی نمونه های محیطی یک راه استفاده از یک رویه ی بازدهی وابسته به دو عامل انرژی و چگالی است که محاسبات مربوط به این روش کاهش 50 درصدی خطا را نسبت به روش معمول تجربی نشان داد. راهکار دیگر استفاده از مدل چشمه ی نقطه ای مجازی می باشد. اختلاف نسبی بازده محاسبه شده به روش فوق در مقایسه با بازدهی تجربی معادل آن در انرژی kev 78/121، به طور میانگین 8/5% و در انرژی kev 01/1408، 6/12% و روی کل گستره ی انرژی 9% محاسبه شد. با توجه به این که درصد اختلاف نسبی مشاهده شده بین بازده تجربی و محاسباتی در این روش در محدوده ی خطای مربوط به محاسبات mcnp است، موفقیت روش با محاسبات mcnp تایید شد. در نظر داریم در پژوهش های آینده روش مذکور را در کار آزمایشگاهی تکرار کنیم و با توجه به این که خطای مربوط به محاسبات mcnp از روند آن خارج می شود انتظار نتایج بهتری را داریم. در صورت تایید این روش در کار آزمایشگاهی، می توان به تعداد نمونه های مجهول تحت مطالعه منحنی بازده- انرژی استخراج کرد که طبیعتاً کاهش خطای محاسبات پرتوزایی قابل قیاس با سایر روش های تصحیح خودجذبی نمی باشد. روش دیگری که برای تصحیح خودجذبی استفاده شد به دست آوردن روابطی به منظور محاسبه ی ضریب های تصحیح خودجذبی در انرژی ها و چگالی ها و همچنین نوع ترکیبات متفاوت بود. ضریب تصحیح خودجذبی با استفاده از یک نمونه ی مرجع در کار آزمایشگاهی محاسبه شد که به طور میانگین خطای نسبی 5/3% را در محاسبات پرتوزایی نشان داد. به طور مشابه این ضرایب در کار شبیه سازی محاسبه شدند که در این حالت میانگین خطای نسبی محاسبات پرتوزایی 04/4% به دست آمد که نشان دهنده ی میزان موفقیت این روش از طریق محاسبات mcnp بود. گرچه در این روش خطا نسبت به کار تجربی مشابه، افزایش یافته است اما برای مواردی که تعداد استاندارد کافی در دسترس نباشد می توان روش فوق را به طریق شبیه سازی جایگزین کار تجربی کرد. علاوه بر این، ضرایب مذکور به روش فوق و این بار وابسته به سه عامل انرژی و چگالی و نوع ترکیبات به طریق شبیه سازی محاسبه شدند که در این حالت میانگین خطای محاسبه ی پرتوزایی 27/2% محاسبه شد. ضریب های محاسبه شده به این روش به ترتیب 1) در حالتی که از ضریب های تصحیح حاصل از شبیه سازی و برحسب سه عامل انرژی و چگالی و نوع ترکیبات استفاده شد 2) در کار تجربی و تنها برحسب عامل چگالی 3) در کار محاسباتی و تنها برحسب عامل چگالی، موفق تر عمل کردند.

محاسبه¬ی فعالیت پرتوزایی خنک کننده¬ی مدار اول راکتورهای هسته¬ای آب سبک به عنوان یکی از مهم¬ ترین چشمه¬های تابش در نیروگاه¬هایی با این نوع راکتور، بسیار حائز اهمیت است. 16n و 17n ، پاره¬های شکافت نشت یافته به داخل خنک کننده از میله¬های سوخت معیوب، محصولات خوردگی پرتوزای موجود در خنک کننده¬ی مدار اول، مهم¬ترین عوامل در پرتوزا شدن خنک کننده¬ی مدار اول به حساب می¬آیند. هدف از این تحقیق، محاسبه¬ی فعالیت پرتوزایی خنک¬کننده¬ی مدار اول راکتور نیروگاه اتمی بوشهر(wwer1000-v446) در حالت کارکرد عادی راکتور در حداکثر قدرت نامی است. برای محاسبه¬ی فعالیت پرتوزایی 16n و 17n از کد mcnp5 استفاده شده و مقدار فعالیت پرتوزایی این دو گونه¬ی پرتوزا به ترتیب برابر μci/g 102*44/4 و μci/g 1-10*0669932/1 محاسبه شده است. درمحاسبه¬ی فعالیت پرتوزایی محصولات شکافت نشت یافته به داخل خنک کننده، از کد origen2 استفاده شده است. با استفاده از خروجی این کد و با به کارگیری یک مدل ریاضی، فعالیت پرتوزایی مربوط به حدود 90 ایزوتوپ پرتوزای مهم در خنک کننده، محاسبه شده است. برای نمونه، فعالیت پرتوزایی 133xe و 133i به ترتیب برابر با bq/m3 109*8481/8 و bq/m3 109*7895/1 محاسبه شده است. برای محاسبه¬ی فعالیت پرتوزایی محصولات خوردگی پرتوزا در خنک کننده¬ی مدار اول، از یک مدل ریاضی و نیز کد mcnp5 استفاده شده است. این مدل ریاضی که شامل دستگاهی از معادلات دیفرانسیل معمولی مرتبه¬ی اول است، با به-کارگیری روش رانگ- کوتا مرتبه¬ی چهارم و با استفاده از زبان برنامه نویسی fortran95 برنامه نویسی شده و نتایج آن برای 58co ، 60co ، 51cr ، 54mn و 59fe به عنوان مهم¬ترین محصولات خوردگی پرتوزای موجود در مدار اولیه، گزارش شده است. مقدار فعالیت پرتوزایی تعادلی این گونه¬های پرتوزا به ترتیب برابر bq/m3 106*7496/2، bq/m3 105*3969/1 ، bq/m3 107*7763/4 ، bq/m3 105*6084/2 و bq/m3 105*4696/5 محاسبه شده است.

چکیده ندارد.