Analiza zgorelosti gorivnih elementov reaktorja TRIGAPungerčič, Anže (Avtor) Snoj, Luka (Mentor) Ćalić, Dušan (Komentor) fisijski reaktorraziskovalni reaktor TRIGAobratovanje reaktorjazgorevanje gorivapolnitvena shemaizotopska sestava gorivadeterministična metodaMonte Carlo metodapresežna reaktivnostporazdelitev izotopovrazcepni produktiV magistrskem delu je predstavljena analiza zgorevanja jedrskega goriva v raziskovalnem reaktorju TRIGA Mark II, ki pod okriljem Instituta Jožef Stefan obratuje že od leta 1966 in igra pomembno vlogo pri razvoju jedrske tehnologije v Sloveniji. V tem času je bilo uporabljenih 300 različnih gorivnih elementov, razvrščenih v 220 polnitvenih shem reaktorske sredice. Z zgorevanjem goriva se zaradi jedrskih reakcij spreminja izotopska sestava goriva. V kolikor želimo določiti končno izotopsko sestavo goriva, moramo natančno poznati obratovalno zgodovino reaktorja. V ta namen smo skonstruirali model obratovalne zgodovine, ki vsebuje spremembe moči reaktorja, polnitvene sheme in meritve presežne reaktivnosti. Razvili smo metodologijo, ki avtomatizirano upošteva celotno zgodovino reaktorja TRIGA in omogoča izračune zgorelosti posameznih gorivnih elementov. Celotno obratovalno zgodovino smo izračunali z deterministično in stohastično metodo. Prva rešuje transportno enačbo nevtronov, medtem ko pri drugi simuliramo vsak nevtron posebej in z vzorčenjem velikega števila simulacij pridobimo informacije o populaciji nevtronov. Med seboj smo primerjali končne zgorelosti posameznih gorivnih elementov, izračunane z obema programoma in pri večini opazili dobro ujemanje. Pri nekaterih smo pa opazili razlike višje od 20 %. Ugotovili smo, da so bili to tisti elementi, ki so bili po rekonstrukciji reaktorja leta 1991 vstavljeni skupaj z že zgorelimi gorivnimi elementi. V ta namen smo naredili občutljivostno analizo vpliva starih gorivnih elementov in ugotovili, da je maksimalni vpliv na zgorelost sedanjih gorivnih elementov 5 %. Ostalo odstopanje pa je posledica pomanjkljivosti difuzijske aproksimacije. Izračunane spremembe reaktivnosti sredice zaradi zgorevanja goriva, smo primerjali z meritvami presežne reaktivnosti za celotno zgodovino, kjer se je končna napoved reaktivnosti razlikovala od meritev le za 200 pcm, kar je manj kot 10 %. Zanimalo nas je kateri izotopi vplivajo na spremembo reaktivnosti. V ta namen smo z Monte Carlo metodo naredili občutljivostno analizo vpliva posameznih izotopov, kjer smo ugotovili, da ima največji negativni vpliv Xe-135 in velik pozitivni vpliv Pu-239. Vrednosti 20 pomembnih izotopov smo primerjali z rezultati, pridobljenimi z determinističnimi izračuni v preteklosti, in opazili dobro ujemanje obeh metod. Za konec smo z Monte Carlo metodo določili še prostorsko porazdelitev izotopov znotraj gorivnega elementa in spremembo nevtronskega spektra zaradi zgorevanja goriva, kjer smo ugotovili znižanje fluksa termičnih nevtronov za 10 % pri zgorelem gorivu.20182018-09-09 07:45:44Magistrsko delo/naloga102850sl