ANALIZY BEZPIECZEŃSTWA I OPTYMALIZACJA WYDAJNOŚCI NAPROMIENIAŃ W REAKTORZE MARIA – METODY OBLICZENIOWE I EKSPERYMENTALNE K. Pytel, Z. Marcinkowska, W. Mieleszczenko, R. Prokopowicz, M. Dorosz

SPECYFIKA REAKTORA MARIA IV V VI VII VIII X g h i j k l D E F G H I J K L M 4 5 6 7 8 9 IX Si Duża zmienność konfiguracji rdzenia Różne rodzaje paliwa (80%, 36% - 2 rodzaje, 19,75%) Geometria cylindryczna paliwa + kwadratowa matryca (ostrosłupy ścięte) + koniczność rdzenia Efekty zatruciowe w berylu Liczne instalacje do napromieniań

ANALIZY BEZPIECZEŃSTWA Obliczenia neutronowo-fizyczne Gęstości i widma strumienia neutronów Rozkłady gęstości mocy Zapasy reaktywności Parametry dynamiki reaktora Współczynniki temperaturowe Optymalizacja wydajności napromieniań Obliczenia cieplno - przepływowe w stanach ustalonych: Obliczenia cieplno-przepływowe w stanach nieustalonych (awarie): Wybór miejsca do napromieniania Konfiguracja rdzenia Czas napromieniania Uwzględnienie niepewności Określenie marginesów bezpieczeństwa (maks. temp. koszulki, margines do początku wrzenia) Awarie reaktywnościowe Spadek zdolności chłodzenia Konsekwencje radiologiczne

WALIDACJA OBLICZEŃ NEUTRONOWYCH Porównanie wyników otrzymanych za pomocą różnych kodów i metod Porównanie wyników obliczeń z pomiarami Niezależne obliczenia współpraca z Argonne National Laboratory w ramach programu konwersji rdzenia reaktora MARIA na paliwo nisko wzbogacone (LEU) zapas reaktywności rdzenia efektywności prętów pochłaniających wsp. temp. reaktywności efekty zatrucia reaktora widma neutronów rozkłady gęstości mocy kod transportowy WIMS kod dyfuzyjny REBUS kod Monte Carlo MCNP kod dyfuzyjny VARI3D metoda rachunku zaburzeń

OBLICZENIA EKSPLOATACYJNEGO ZAPASU REAKTYWNOŚCI

KONWERSJA RDZENIA HEU  LEU U2O3 U3Si2 36 % 19,75 % 2,8 g/cm3 4,8 g/cm3 współbieżne wyciskanie technologia płytkowa 6

KONWERSJA RDZENIA OBLICZENIA NEUTRONOWE h g f e 5 6 7 8 9 Rozkład gęstości mocy w kanałach paliwowych (REBUS) g-6 najbardziej obciążony element paliwowy

KONWERSJA RDZENIA NAPRĘŻENIA MECHANICZNE Naprężenia wywołane gradientami temperatur i ciśnień w projektowanym elemencie paliwowym Obliczenia przeprowadzone w NRG w Holandii za pomocą kodu CFD wykazały przekroczenie dopuszczalnych naprężeń w pierwotnej wersji i wymusiły zmianę konstrukcji

KONWERSJA RDZENIA ANALIZY CIEPLNO - PRZEPŁYWOWE Chłodzenie odbywa się w układzie równoległych kanałów typu Field’a  konieczność analiz oporów hydraulicznych paliwa. Obliczenia cieplne prowadzone za pomocą oryginalnego kodu SN (weryfikacja w ANL kodem RELAP-5) W reaktorze MARIA mierzona jest moc cieplna każdego elementu paliwowego

KONWERSJA RDZENIA POMIARY OPORÓW HYDRAULICZNYCH Zwiększenie przepływu chłodziwa i jednoczesny wzrost oporów hydraulicznych w nowym paliwie Pętla pozareaktorowa do pomiarów charakterystyk hydraulicznych p(Q) elementów paliwowych. Możliwość stabilizacji temperatury wody w zakresie 20  90C Wykorzystanie pętli do badań instalacji do produkcji Mo-99

INSTALACJE DO PRODUKCJI Mo-99 Optymalizacja lokalizacji kanałów do produkcji Mo-99

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ