فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

برای بهینه‌سازی طراحی یک مجتمع سوخت هسته‌ای لازم است مشخصه‌های هندسی و ابعادی، خواص مواد به‌کار رفته در آن از جنبه‌های نوترونی، ترمو‌مکانیکی و ترموهیدرولیکی مورد بررسی قرار گیرد. در این پژوهش، بهینه‌سازی طراحی یک مجتمع سوخت راکتور VVER-1000 با استفاده از کد محاسبات سلولی و مصرف سوخت DRAGON4 از نقطه نظر نوترونی مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای معیار شامل ضریب تکثیر مؤثر، غلظت ایزوتوپ‌های اورانیوم 235 و 238، پلوتونیوم 239، 240، 241 و 242، زینان 135 و ساماریوم 149 به عنوان شاخص‌های عملکردی سوخت در نظر گرفته شده‌اند. اهمیت این ایزوتوپ‌ها به‌دلیل نقش آن‌ها در واکنش‌های شکافت، تولید انرژی و همچنین اثرات پسماند هسته‌ای است. با استفاده از قابلیت‌های کد مذکور، تأثیر تغییرات پارامترهای هندسی مجتمع سوخت از جمله قطر حفره مرکزی قرص سوخت، ضخامت قرص سوخت، گپ بین قرص سوخت و غلاف و ضخامت غلاف بر پارامترهای معیار مورد بررسی قرار گرفته است. دامنه تغییرات این پارامترها از 50 درصد کاهش تا 240 درصد افزایش نسبت به مقدار طراحی فعلی در نظر گرفته شده است. نتایج تحلیل حساسیت نشان می‌دهد که ضخامت قرص سوخت بیشترین تأثیر را بر تغییرات پارامترهای معیار دارد. به عبارت دیگر، تغییرات در ضخامت قرص سوخت باعث تغییرات قابل توجهی در ضریب تکثیر مؤثر و غلظت ایزوتوپ‌های مختلف می‌شود. همچنین، کاهش در پارامترهای هندسی مجتمع سوخت به طور کلی منجر به بهبود پارامترهای معیار و عملکرد بهتر سوخت می‌شود. یافته‌های این پژوهش می‌تواند در طراحی بهینه مجتمع‌های سوخت راکتور VVER-1000 و بهبود عملکرد آن‌ها مورد استفاده قرار گیرد.