Sử dụng chương trình Fraptran1.5 đánh giá an toàn thanh nhiên liệu hạt nhân trong trạng thái chuyển tiếp của lò phản ứng AES-2006

- TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: Sử dụng chương trình FRAPTRAN1.5 đánh giá an toàn thanh nhiên liệu hạt nhân trong trạng thái chuyển tiếp của lò phản ứng AES-2006 Tác giả luận văn:Phùng Khắc Toàn Khóa: 2015B Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Tuấn Khải Nội dung tóm tắt: a.
- Lý do chọn đề tài Từ những năm 80 của thế kỷ XX cho đến nay, các thiết kế thanh nhiên liệu sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân không ngừng được cải tiến nhằm tối ưu hóa các đặc trưng vận hành trong vùng hoạt lò phản ứng.
- Trong suốt quá trình cải tiến nhiên liệu, các thay đổi chủ yếu tập trung vào hình dạng của thanh nhiên liệu cũng như các đặc điểm của viên gốm nhiên liệu và lớp vỏ bọc như tăng độ làm giàu nhiên liệu (lên tới 5.
- sử dụng các viên gốm nhiên liệu UO2-Gd2O3, sử dụng vỏ bọc làm bằng hợp kim Zr-1%Nb,… Các thay đổi về vật liệu, cấu trúc và kích thước này nhằm đáp ứng các điều kiện vận hành khác nhau của lò phản ứng như mức công suất cao MWe), tăng giới hạn công suất 110% công suất danh định, tăng độ cháy nhiên liệu (60 - 70 MWd/kgU) và kéo dài chu kỳ nhiên liệu (chu kỳ nhiên liệu từ 12 đến 18 tháng).
- Do đó, các dự đoán sát với thực tế hơn về hiệu năng nhiên liệu trở nên rất quan trọng đối với việc thiết kế và đánh giá an toàn thanh nhiên liệu hạt nhân (TNLHN).
- Điều này cho phép vận hành nhà máy điện hạt nhân một cách hiệu quả và an toàn nhất.
- cũng như cải thiện biên dự trữ vận hành an toàn, tăng hiệu quả kinh tế và quản lý nhiên liệu một cách linh hoạt hơn.
- Các kết quả nghiên cứu trong khuôn khổ luận văn này sẽ trình bày những hiểu biết cần thiết về đặc điểm công nghệ lò phản ứng, các đặc trưng thiết kế của nhiên liệu, đặc tính của nhiên liệu trong quá trình chuyển tiếp, đặc biệt là đối với sự cố RIA (Reactivity Initiated Accident), nhằm tăng cường năng lực phân tích an toàn, phục vụ cho việc phân tích, đánh giá an toàn nhà máy điện hạt nhân mà cụ thể là về đặc trưng nhiên liệu sử dụng.
- Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu đặc điểm công nghệ lò phản ứng hạt nhân VVER-AES2006.
- trong đó bao gồm thiết kế và các tiêu chuẩn vận hành của thanh nhiên liệu sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân VVER-AES2006 (TVS-2006.
- Nghiên cứu các đặc trưng của trạng thái chuyển tiếp (sự cố RIA) của lò phản ứng và các ảnh hưởng cơ - lý - hóa - nhiệt - bức xạ đối với thanh nhiên liệu trong lò phản ứng hạt nhân.
- Phân tích các đặc trưng của thanh nhiên liệu trong sự cố RIA phục vụ đánh giá thiết kế thanh nhiên liệu sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân VVER-AES2006.
- Đối tượng nghiên cứu Các hiện tượng cơ - lý - hóa - nhiệt - bức xạ và đặc trưng trong điều kiện sự cố RIA của thanh nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân VVER-AES2006.
- Giới hạn phạm vi nghiên cứu Luận văn nghiên cứu tập trung trong phạm vi đối với lò phản ứng nước áp lực (VVER), trong đó các vấn đề liên quan chủ yếu đến các đặc trưng của thanh nhiên liệu trong trạng chuyển tiếp của lò phản ứng (sự cố RIA và LOCA).
- Các tính toán cụ thể được áp dụng đối với thanh nhiên liệu của lò phản ứng VVER-AES2006 trong sự cố RIA bằng chương trình tính toán nhiên liệu FRAPTRAN1.5 e.
- Phương pháp nghiên cứu • Phương pháp hồi cứu tài liệu: Nhằm thu thập tài liệu làm cơ sở lý luận cho nội dung nghiên cứu.
- Tài liệu thu thập gồm có.
- Các tài liệu về sự phát triển của lĩnh vực điện hạt nhân trên thế giới, cũng như sự cải tiến của các thế hệ lò phản ứng hạt nhân.
- Các quy định và tiêu chuẩn của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), Ủy ban pháp quy Hoa Kỳ (US.NRC), Cơ quan pháp quy Liên Bang Nga về việc đảm bảo vận hành nhà máy điện hạt nhân.
- Các tài liệu về công nghệ lò phản ứng hạt nhân VVER của Liên Bang Nga bao gồm VVER-AES2006, trong đó có đặc trưng thiết kế của thanh nhiên liệu TVS-2006.
- Các tài liệu về đặc trưng vận hành trong điều kiện bình thường của lò phản ứng hạt nhân.
- Các công trình nghiên cứu về đặc trưng của thanh nhiên liệu trong lò phản ứng hạt nhân trong quá trình chuyển tiếp (Sự cố RIA, LOCA.
- Các tài liệu về cơ sở tính toán của chương trình tính toán nhiên liệu FRAPCFRAPTRAN1.5.
- Phương pháp tính toán: Sử dụng chương trình tính toán nhiên liệu FRAPTRAN1.5 tính toán các đặc trưng của thanh nhiên liệu hạt nhân VVER-AES2006 trong sự cố RIA.
- Phân tích, đánh giá kết quả thu được và so sánh với các tiêu chuẩn vận hành.
- Cấu trúc luận văn Luận văn gồm các phần sau.
- Phần mở đầu: Giới thiệu khái quát về đề tài, mục đích nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu.
- Phần kết quả nghiên cứu: Gồm 3chương • Chương 1: Ảnh hưởng của sự cố RIA lên thanh nhiên liệu hạt nhân • Chương 2: Chương trình tính toán nhiên liệu FRAPTRAN1.5 • Chương 3: Phân tích an toàn thanh nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân VVER-AES2006 trong sự cố RIA f.
- Kết luận Một thanh nhiên liệu được đặc trưng bởi nhiều thông số và chịu ảnh hưởng của nhiều hiện tượng cơ - lý - hóa - nhiệt - bức xạ.
- Một yếu tố vừa là nguyên nhân làm biến đổi các yếu tố khác, đồng thời lại chịu hậu quả tác động trực tiếp hoặc gián tiếp của nhiều yếu tố khác nhau, chúng liên quan với nhau thông qua các hiện tượng rất đa dạng và phức tạp xảy ra trong vùng hoạt lò phản ứng.
- Các code tính toán được xây dựng dựa trên nhiều cơ sở dữ liệu thu được từ quá trình vận hành thực tiễn và từ các thử nghiệm phức tạp với chi phí lớn, đã tạo ra công cụ giúp phân tích và đánh giá tương đối toàn diện trạng thái và đặc trưng của viên gốm và vỏ bọc nhiên liệu trong các điều kiện vận hành của lò phản ứng.
- Trong đó, FRAPTRAN1.5 là code có độ tin cậy cao và đã được thẩm định, cấp phép sử dụng bởi US.NRC nhằm đánh giá đặc trưng của thanh nhiên liệu trong trạng thái chuyển tiếp của lò phản ứng.
- Hiện nay, FRAPTRAN1.5 đang được sử dụng trong việc.
- Thẩm định độc lập các thiết kế thanh nhiên liệu của nhà chế tạo.
- Phân tích chuyển tiếp để thẩm định độc lập các kết quả phân tích an toàn trong trường hợp LOCA/RIA của nhà chế tạo nhiên liệu và đưa ra đánh giá an toàn.
- Nghiên cứu tính khả thi về việc tăng công suất và độ cháy nhiên liệu.
- Hỗ trợ vận hành.
- Dựa trên những nghiên cứu, tìm hiểu, code FRAPTRAN1.5 đã được áp dụng để tính toán đặc trưng của thanh nhiên liệu TVS-2006 sử dụng trong lò phản ứng VVER-AES-2006 trong sự cố RIA.
- Các kết quả tính toán được phân tích, đánh giá theo bộ tiêu chuẩn giới hạn vận hành đưa ra bởi cơ quan pháp quy hạt nhân của Liên Bang Nga.
- Trong đó, nổi bật lên là các thông số chính, quan trọng như, nhiệt độ tâm nhiên liệu, nhiệt độ vỏ bọc thanh nhiên liệu và Enthalpy trung bình của nhiên liệu .
- Như vậy, luận văn này đã tiến hành nghiên cứu, phân tích các đặc trưng cơ - lý - hóa - nhiệt - bức xạ của thanh nhiên liệu hạt nhân và áp dụng đánh giá thiết kế thanh nhiên liệu VVER-AES2006 trong điều kiện sự cố RIA của lò phản ứng.
- Các kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ là tài liệu tham khảo bổ ích đối với cơ quan vận hành nhà máy điện cũng như cơ quan quản lý nhà nước trong việc đưa ra các tiêu chuẩn và chỉ dẫn nhằm đảm bảo các yêu cầu an toàn cho vận hành nhà máy điện hạt nhân.
- Đồng thời, luận văn cũng sẽ là một tài liệu hữu ích về các đặc trưng cơ - lý - hóa - nhiệt - bức xạ của thanh nhiên liệu đối với các cơ quan nghiên cứu hay các trường đại học có chuyên nghành về điện hạt nhân.
- Tuy nhiên, luận văn còn tồn tại một số hạn chế: Chưa đánh giá được độ bất định của phương pháp tính toán.
- Việc đánh giá độ bất định yêu cầu đầy đủ thông số đầu vào và đầu ra của chương trình FRAPTRAN.
- Trong khi đó, một số dữ liệu về động học lò và thủy nhiệt còn thiếu trong hồ sơ PSAR không cung cấp đầy đủ, tác giả đã lấy gần đúng theo kết quả trong hồ sơ PSARs và một số thông số được đưa vào từ kết quả của chương trình FRAPCON3.5.
- Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn này tác giả có một số đề xuất, kiến nghị như sau.
- Để có độ tin cậy cao hơn về các kết quả phân tích, cần phải nghiên cứu một cách sâu sắc về cấu trúc, phương pháp mô hình hóa của code.
- thực hiện tính toán liên kết với các code vật lý nơtron, code thủy nhiệt nhằm bổ sung các điều kiện biên như lịch sử công suất.
- Để đánh giá một cách toàn diện đặc trưng của thanh nhiên liệu trong quá trình chuyển tiếp, cần phải phát triển các tính toán với điều kiện chuyển tiếp và sự cố/tai nạn của lò phản ứng.
- Trong đó, với điều kiện chuyển tiếp đặc trưng là bài toán nhảy mức công suất, với điều kiện sự cố/tai nạn đặc trưng là bài toán LOCA.
- Cần có một mô hình tính toán đầy đủ bằng các kết hợp với các chương trình tính toán nơtronic và thủy nhiệt (RELAP5, CORBAR, SRAC, MCNP.
- để có được số liệu tin cậy và hoàn chỉnh giúp cho việc đánh giá an toàn nhiên liệu được toàn diện hơn

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt