بحران انرژی یکی از سه بحران بزرگ سده پیش روی ما است بحران های آب? انرژی و محیط زیست در آینده مشکل آفرینند. به علت رشد بی رویه قیمت سوخت های فسیلی و محدودیت منابع آنها یافتن منایع انرژی جدید ارزان و ایمن و گسترده بسیار مهم و اجتناب ناپذیر است.راکتورهای بستر گلوله ای به عنوان راکتور های نسل چهارم به علت مزایای بسیار ویژه از حیث ایمنی? ‍‍ قیمت تمام شده پایین? بازدهی نسبتا بالا? و رعایت مسایل زیست محیطی در دهه های اخیر بطور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته اند. قابلیت تولید هیدروژن و عدم مشکلات مربوط به ذوب غلاف از دیگر خصوصیات بارز این راکتور ها هستند. این راکتور ها به علت سادگی سیستم های کنترلی قابلیت نصب آسان و امکان انجام تحقیقات دمای بالا جایگاه مناسبی در بین راکتور ها دارند. محاسبه توزیع شار نوترونی و محاسبه ضریب تکثیر موثر و دیگر پارامتر های نوترونی با استفاده از کد کامپیوتری mcnp از اهداف این پروژه است. با توجه به اینکه محاسبات با این کد بسیار زمان بر است سعی بر آن است تا با ساده سازی مسئله به نتایج مطلوب برسیم . ضمنا محاسبات برای دما های مختلف راکتور تکرار شده و نتایج با هم مقایسه شده اند. شبیه سازی بر روی راکتور pbmr-400 انجام شد و توافق خوبی را با رفتار طبیعی راکتور و دیگر محاسبات انجام شده نشان داد

مولد بخار در نیروگاه به عنوان رابط بین سیکل اول و ثانویه نیروگاه و مرز بین سیال آلوده به مواد رادیواکتیو و سیالی عبوری از توربین، نقش مهمی در امنیت و کارایی نیروگاه دارد. سیال خنک کننده راکتور پس ازعبور از میله های سوخت و جذب گرما، وارد دسته لوله های مولد بخار می شود. مولد بخار vver-1000 شامل حدود 10000 لوله است. سیستم آب تغذیه مولد بخار، آب را به صورت پاششی بر روی لوله ها می ریزد و این آب تغذیه با جذب گرمای لوله ها تبخیر می شود و به سمت بالا جریان می یابد. مشخصات جریان در مولد بخار هم در طرف اولیه و هم در طرف ثانویه از اهمیت بسزایی جهت نگهداری مولد بخار برخوردار است. در این پروژه طرف ثانویه مولد بخار vver-1000 که شامل یک جریان دو فازی است، به دو صورت دو بعدی و سه بعدی مدل سازی شده است و سپس جریان بخار و آب در دو مدل شبیه سازی شده است. در مدل سه بعدی به دلیل پیچیدگی هندسه مولد بخار، ساده سازی هایی در شکل مولد بخار فرض شده است برای مثال به دلیل پیچیدگی و حضور دسته لوله ها عملا شبکه بندی با در نظر گرفتن این تعداد لوله غیر ممکن است، برای حل این مشکل لوله ها به عنوان ناحیه متخلخل با یک منبع مومنتوم تعریف شده اند. در این مدل مقادیر درصد حجمی در مکان های مختلف با مقادیر آزمایشگاهی معتبر مقایسه شده است. با بررسی نتایج مشاهده می شود که به دلیل غیریکنواختی شار گرمایی انتقال داده شده از طرف اولیه به ثانویه، جریان درون مولد بخار شکل چرخشی پیدا می کند و درصد بخار در اطراف پایه داغ مولد بخار نیروگاه های هسته ایی از پایه سرد بیشتر است، همچنین تاثیر جداکننده شناور بر توزیع پارامترهای ترموهیدرولیکی بررسی شده است. در مدل دو بعدی تمام لوله های دسته لوله ها مدل سازی شده است، پس از حل عددی این مدل، توزیع سرعت بخار در مولد بخار و مکان هایی که سرعت بخار بیشتر است، مشخص شده است. در نهایت نیروی وارده از طرف بخار به دسته لوله ها در نقاط مختلف مولد بخار برآورد شده است.

با توجه به گسترش نسل های مختلف راکتور های هسته ای در چند دهه اخیر، لزوم بررسی و ساخت راکتورهای نسل جدید در کشور احساس می شود.اوین گام در بررسی هر علم جدیدی حضور ،کنکاش، تجزیه و تحلیل آن علم در دانشگاه های کشور می باشد تا محققین با آنالیز همه جانبه آن ، فواید و مضرات آن علم را پیدا کرده و بتوانند به کمترین هزینه (اقتصادی ،سیاسی، اجتماعی، زیست محیطی و ...) بیشترین سودهی را از آن بدست بیاورند.از اینرو در این پایانامه به شبیه سازی ترموهیدرولیکی راکتور با سوخت کروی پرداخته و با توجه به در دست نبودن کدهای اختصاصی مورد استفاده برای این نوع راکتور در کشور ، به معیارسنجی نرم افزار ترموهیدرولیکی cfx برای آن می پردازیم همچنین در با یک آنالیز اقتصادی و مقایسه بین نیروگاه های گازی، زغالی و هسته ای به این سوال پاسخ خواهیم داد که آیا ساخت این نوع راکتور در کشور به صرفه هست یا خیر؟

چکیده راکتورهای تحقیقاتی در سرتاسر جهان به منظور برآورد اهداف گوناگونی مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله کاربردهای این راکتور ها می توان به مواردی نظیر تحقیقات، آزمایشات، آموزش، تولید رادیوایزوتوپ و تست مواد اشاره کرد. در مرکز تحقیقات هسته ای هند، راکتور تحقیقاتی چند منظوره (mprr)، جهت افزایش ظرفیت تولید رادیوایزتوپ توسط راکتور تحقیقاتی dhruva، طراحی شده است. البته بر طبق اطلاعاتی که در 28 آوریل 2011 منتشر شده است، ساخت آن هنوز انجام نگرفته است. این راکتور تحقیقاتی از نوع استخری با قدرت mwt20 و مشخصاتی مشابه راکتور طراحی شده در این پژوهش دارد. آب سبک در این راکتور نقش خنک کننده و آب سنگین نقش بازتابنده را بر عهده دارد. سوخت راکتور، سوخت جامد اورانیوم (u3si2-al) با غنای 19.75% و از نوع صفحه ای است. حادثه کمبود خنک کننده (loca)، یکی از مهم ترین حوادث پایه طرح، محسوب می شود. این حادثه در اثر ایجاد شکستگی در لوله های مدار خنک کننده ی اولیه رخ می دهد. با وقوع شکستگی میزان سیال خنک کننده در استخر راکتور کاهش می یابد که منجر به از بین رفتن توانایی برداشت حرارت از صفحات سوخت خواهد شد. اگرچه احتمال وقوع یک شکستگی بزرگ در راکتورهای تحقیقاتی بسیار پایین است، جهت اطمینان از ایمنی راکتور لازم است که این حادثه مورد بررسی قرار گیرد. در این پایان نامه، حادثه loca در mprrمورد بررسی قرار گرفته است. روش کار به چهار گام اصلی تقسیم می شود. در مرحله ی اول طراحی ترموهیدرولیکی مبدل های حرارتی، پمپ ها و خطوط لوله انجام گرفته است. در مرحله دوم به منظور انجام محاسبات نوترونیک راکتور و مدلسازی دو بعدی و سه بعدی قلب از کدهای wims-d4 و ‍‍citation-pc استفاده شده است. کد wims-d4 به منظور تولید ثابت های گروهی (سطح مقطع ها) در بسته سوخت استاندارد و کنترل، کربن، آب سنگین و آب سبک مورد استفاده قرار گرفته است. ضریب تکثیر موثر و توزیع شار نوترونی با استفاده از کد ‍‍citation-pc و در نظر گرفتن پنج گروه انرژی محاسبه شده است. در مرحله ی سوم شبیه سازی نیروگاه به وسیله ی کد relap5/mod3.2 در حالت پایدار صورت گرفته است و در مرحله ی پایانی حادثه ی کاهش خنک کننده در قسمت های مختلف مدار اولیه خنک کننده بررسی شده است. وقایع گوناگونی ممکن است منجر به بروز حادثه کاهش خنک کننده در این راکتور تحقیقاتی شود. به عنوان مثال می توان به مواردی نظیر شکستگی و نشت سیال از خطوط لوله و شیرهای قرار گرفته در سیستم خنک کننده اولیه،شکستگی در لوله های مخصوص پرتوافکنی و همچنین شکستگی در دیواره استخر که ممکن است در اثر وقوع حوادث وخیم مانند زلزله های شدید رخ دهد، اشاره کرد. تمامی این وقایع را می توان در دو گروه اصلی دسته بندی کرد. دسته اول حوادث مربوط به یک شکستگی بزرگ در بالای صفحه نگهدارنده قلب است که ممکن است در اثر وقوع شکستگی در لوله های مخصوص پرتوافکنی رخ دهد. دسته دوم در ارتباط با شکستگی های بزرگ در زیر صفحه نگهدارنده قلب است که ممکن است در خطوط لوله یا شیر های مربوط به سیستم خنک کننده اولیه اتفاق بیفتد. بر اساس نتایج به دست آمده در هر دو مورد داغترین دمای کانال داغ، زیر نقطه ذوب غلاف که 587 درجه سیلسیوس است، باقی می ماند. بنابراین می توان گفت این راکتور تحقیقاتی چند منظوره در برابر حادثه کاهش خنک کننده از ایمنی مناسبی برخوردار است. واژگان کلیدی: - راکتور های تحقیقاتی چند منظوره - حادثه کمبود خنک کننده - کد wims-d4 - کد ‍‍citation-pc - کد relap5/mod3.2

چکیده مولد بخار هسته ای یکی از مهم ترین اجزا نیروگاه های هسته ای محسوب می شود که علاوه بر اینکه به عنوان مرز بین سیال آلوده به مواد پرتوزا و سیال عبوری از توربین نقش مهمی در امنیت نیروگاه دارد به عنوان مبدل حرارتی برای انتقال حرارت از مدار اول به مدار ثانویه نیروگاه از آن استفاده می گردد. مولد بخار نیروگاه بوشهر از نوع pgv-1000بوده که انتقال حرارت در آن توسط لوله های افقی صورت می پذیرد. سیال خنک کننده رآکتور پس از عبور از میله های سوخت و جذب گرما، وارد دسته لوله های مولد بخار می گردد. سیستم آب تغذیه آب را به صورت پاششی بر روی لوله ها می ریزد و آب تغذیه با جذب گرمای لوله ها تبخیر می شود. بخار تولیدشده در مولد بخار به سمت بالا جریان می یابد و پس از عبور از صفحات جداکننده به توربین فرستاده می شود؛ در نتیجه در طرف ثانویه جریان دو فاز وجود دارد. انتقال حرارت در جریان های دو فازی در نیروگاه های هسته ای آب سبک یکی از مهم ترین قسمت های مهندسی هسته ای است و نیاز به یک مدل مطمئن و سریع با پایداری خوب برای تحلیل ترموهیدرولیکی مولدهای بخار هسته ای احساس می شود. در این پروژه مولد بخار هسته ای نیروگاه بوشهر با استفاده از مدل شار رانشی تحلیل ترموهیدرولیکی شده است. برای شبیه سازی مولد بخار از نرم افزار معتبر fluent بهره گیری شده است؛ به طوری که برای تعریف کردن معادلات شار رانشی و سرعت های لغزشی، نیاز به نوشتنudf با زبان برنامه نویسیc++ دارد که باید توسط نرم افزار fluent پردازش و خوانده شود. با توجه به اینکه اعتبار و برتری مدل شار رانشی نسبت به مدل های دو فازی دیگر در مسائل مختلف به اثبات رسیده است برای تحلیل ترموهیدرولیکی و محاسبه کسر حجمی بخار در مولد بخار هسته ای از این مدل جدید استفاده شده است. با بررسی نتایج مشاهده می شود کسر حجمی بخار در اطراف پایه داغ بیشتر از کسر حجمی بخار در اطراف پایه سرد است که علت آن وجود شار حرارتی ماکزیمم در پایه داغ مولد بخار است. همچنین با افزایش ارتفاع میزان کسر حجمی بخار افزایش می یابد که علت آن اختلاف چگالی بین فاز مایع و بخار و تأثیر نیروی جاذبه است. اختلاف چگالی بین دو فاز باعث بالا رفتن فاز بخار و پایین رفتن فاز مایع شده و این امر باعث سیرکولاسیون طبیعی در مولد بخار می گردد. یک صفحه جداکننده در بالای لوله ها طراحی شده و تأثیر صفحه جداکننده بر کیفیت بخار و یکنواخت کردن بخار در قسمت بالایی مولد بخار نشان داده شده است. با مقایسه کسر حجمی بخار در دو حالت مولد بخار بدون صفحه جداکننده و مولد بخار با صفحه جداکننده، نقش صفحه جداکننده به خوبی مشخص شده است. در بالای لوله ها و صفحه جداکننده کسر حجمی بخار کاهش پیدا کرده که به علت پاشش آب تغذیه و وارد شدن آب سرد و سنگین در این مکان از مولد بخار است. با مقایسه نتایج بدست آمده از پروژه حاضر با نتایج سایر کارهای تحقیقاتی که در زمینه مولد بخار افقی انجام گرفته است صحت روش استفاده شده اثبات گردیده است. همچنین با مقایسه نتایج حاضر با داده های آزمایشگاهی، اعتبار و دقت مدل شار رانشی به خوبی اثبات شده است. کلمات کلیدی: مولد بخار vver-1000، جریان دو فازی، مدل شار رانشی، کسر حجمی بخار، صفحه جداکننده

در این تحقیق امکان سنجی شبیه سازی معادله ترابرد یک گروهی نوترون برای یک بُره، با استفاده از کامپیوتر آنالوگ انجام شده است. شبیه سازی معادله ی ترابرد نوترون با استفاده از نرم افزار، امکان محاسبه ی مدارات معادل الکترونیکی را ایجاد نموده است. به این منظور ابتدا معادلات ترابرد نوترون را، با استفاده از چندجمله ای چبی شف به دسته معادلاتی با مشتقات جزئی تبدیل نموده، سپس با استفاده از گسسته سازی، معادلات با مشتقات جزئی را به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل کرده، سپس شبیه سازی برای ممان های 3 تا 7 و تعداد گره های 7 تا 21، برای مقادیر مختلف c انجام گرفته و در نهایت نحوه ی عملکرد مدل ها مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت با بهره گیری از زبان برنامه نویسی گرافیکی و ارتباط نزدیک آن با مدارات الکترونیکی، مدارات معادلی برای هر قسمت از سیستم ارائه شده است.