بررسی اثر مارپیچ خنک کننده رآکتور مینیاتوری بر افزایش زمان بهره برداری از رآکتور

رآکتور مینیاتوری چشمه نوترونی یک رآکتور تحقیقاتی از نوع مخزن-استخری است که در آن از اورانیم با غنای بالا به عنوان سوخت، آب سبک به عنوان خنک کننده و برلیوم به عنوان بازتابنده استفاده شده است. هنگام بهره­برداری از رآکتور دمای سیال خنک کننده افزایش می­یابد و باعث ایجاد فیدبک منفی در رآکتور می شود. بر اثر تزریق راکتیویته منفی در عین حال که یکی از مزایای این رآکتور و خصلت ایمنی ذاتی آن است، راکتیویته اضافی در دسترس کاهش یافته و زمان عملکرد رآکتور کاهش می یابد؛ بنابراین یکی از محدودیت­های اصلی رآکتور MNSR زمان عملکرد کوتاه آن (حدود ۵/۲ ساعت) در قدرت اسمی است. در این پژوهش، یک تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی برای مدل سازی پدیده جابه­جایی آزاد در قلب، مخزن و استخر رآکتور انجام شده؛ و اثر کویل خنک کننده در بالای مخزن رآکتور بر افزایش زمان عملکرد رآکتور مورد بررسی قرار گرفته است. قلب رآکتور به عنوان یک محیط متخلخل و یک منبع حرارتی با توان ثابت ۳۰ کیلووات در نظر گرفته شده است تا با کاهش جزییات، حجم محاسبات کاهش یابد. مقادیر تجربی و مقادیری که از حل عددی به دست آمده، تطابق قابل قبول دارند و این روش را تایید می کنند. نتایج نشان می دهد؛ در حالت بدون کویل، افزایش دمای سیال خنک کننده به طور پیوسته یک شیب صعودی دارد؛ اما در حالت استفاده از کویل، افزایش دمای سیال خنک کننده تا مدت زمان حدود ۲ ساعت، شیب صعودی دارد اما بعد گذشت این زمان، شیب صعودی بسیار کم می شود و دما در یک محدوده نوسان می کند؛ در مقایسه با حالت بدون کویل، متوسط دما ۳ درجه کاهش یافته و زمان عملکرد رآکتور حدود ۵/۱ ساعت افزایش پیدا می کند.

Keywords:

کویل خنک کننده , محیط متخلخل , تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی , رآکتور مینیاتوری چشمه نوترونی