نام پژوهشگر: محسن حسامی
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.