Az ALFRED demonstrációs ólomhűtésű gyorsreaktor reaktorfizikai vizsgálata

A 21. századi atomenergetika talán legfontosabb feladata a nukleáris energiatermelés fenntarthatóvá tétele. A jelenlegi készletek jobb kihasználása, azok bővítése, a radioaktív hulladék mennyiségének csökkentése, valamint a zárt üzemanyagciklusra való áttérés mind-mind komoly feladatot jelentenek, amelyekre a negyedik generációs atomreaktorok kifejlesztése szolgálhat megoldással. Az általam vizsgált ALFRED demonstrációs gyorsreaktor-koncepció célja a negyedik generációs, ólomhűtésű gyorsreaktor (LFR) technológia működésének tesztelése lesz.

TDK dolgozatomban összefoglalom az ALFRED publikusan elérhető tervei alapján végzett számítások eredményeit, melyek során vizsgáltam a Doppler-kiszélesedés, a hűtőközeg sűrűségváltozása, valamint az üzemanyagpálcák burkolatának tágulása miatt fellépő spektrális és hatáskeresztmetszet-változásokat is, ezáltal elősegítve a jelenségek mélyebb megértését. A fentebb leírt jelenségek reaktivitásra gyakorolt hatásának vizsgálata kulcsfontosságú abból a szempontból, hogy a reaktor teljesítheti-e az inherens biztonság feltételeit.

A kutatás során a finn VTT Technical Research Center által kifejlesztett SERPENT háromdimenziós, energiában folytonos Monte Carlo kód segítségével elkészítettem a külső és belső üzemanyagkazetták végtelen rácsos modelljét, majd a teljes zóna részletes modelljét is. Feladatom volt az egyes megváltozott anyagi paraméterek mellett az üzemanyagkazetták aktív hosszát tartalmazó térrészben a spektrum meghatározása, illetve az erre a régióra homogenizált sokcsoport hatáskeresztmetszetek előállítása, a vizsgált térrészből való kifolyás, továbbá az effektív sokszorozási tényező kiszámítása. Az egyes esetekre meghatároztam a megfelelő reaktivitástényezők értékét direkt számítással, valamint megismerkedtem a kód legújabb verziójába épített perturbációelméleti módszer alapjaival is. Fontos ugyanakkor megjegyezni, hogy a Monte Carlo módszerek jellegéből adódóan minden eredményt, így a reaktivitástényezők értékét is valamekkora bizonytalanság terheli, amit szintén feltüntettem. Ezen felül meghatároztam a kritikus rúdpozíciót, és vizsgáltam a kritikus rendszert jellemző axiális és radiális fluxuseloszlást, és kazetta szintű teljesítményeloszlást a zónában. A kapott eredmények kiértékelésére és egyes eloszlások megjelenítésére MATLAB-ban írtam programokat.

A kapott eredmények megvilágítják a tapasztalt reaktivitástényezők hátterében rejlő fizikai folyamatokat, ami segítséget nyújthat a reaktor terveinek továbbfejlesztésében.

szerző

Aranyosy Ádám
Energetikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)

konzulens

Dr. Szieberth Máté
tanszékvezető, egyetemi docens, Nukleáris Technika Tanszék