Podrobno

Učinkovitost izrabe jedrskega goriva v malih modularnih reaktorjih
ID Sršen, Gašper (Avtor), ID Snoj, Luka (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, ID Ćalić, Dušan (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (25,97 MB)
MD5: 331B9861BFB4B33474658A326B44C2B3

Izvleček
V magistrskem delu smo preučili učinkovitost izrabe jedrskega goriva v reaktorjih različnih velikosti, pri čemer smo uporabljali poenoten osnovni model sredice. Glavni cilj je bil oceniti učinkovitost malih modularnih reaktorjev (SMR) v primerjavi z obstoječimi velikimi reaktorji. Mera za učinkovitost izrabe goriva je sproščena energije na kilogram začetne mase urana v jedrskem gorivu. Za oceno izrabe goriva smo analizirali dolžino gorivnega cikla, zgorelost goriva in konverzijsko razmerje, saj ti dejavniki neposredno vplivajo na ekonomiko obratovanja. Že 1 % izboljšava pri izrabi goriva lahko skozi življenjsko dobo reaktorja pomeni znatne prihranke. Na primer Jedrska elektrarna Krško (NEK) na letni ravni porabi 16,6 ton UO2 goriva s ceno približno 1,6 M€/t. 1 % izboljšava bi letno prihranila več kot četrt milijona evrov. Simulacije smo izvedli s pomočjo programa za Monte Carlo simulacijo transporta nevtronov OpenMC. Analizirali smo dvanajst različnih reaktorjev, ter izračunali: dolžine gorivnih ciklov, sestave nuklidov, konverzijska razmerja, časovno in prostorsko porazdelitev cepitvene moči. Poleg tega smo izvedli parametrične študije, kjer smo spreminjali linearno moč in začetno obogatitev goriva. Glavne ugotovitve: • Manjši reaktorji imajo do 400 % nižjo učinkovitost izrabe goriva v primerjavi z večjimi. • Višja začetna obogatitev znatno izboljša izkoristek goriva in zmanjša razliko med malimi in velikimi reaktorji. • Za vsako velikost obstaja optimalna obogatitev, ki maksimizira učinkovitost izrabe goriva. • Konverzijsko razmerje narašča z velikostjo in dolžino cikla, vendar ga pretirana obogatitev lahko zmanjša zaradi manjšega deleža oplodnih nuklidov.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:jedrski reaktor, zgorelost, konverzijsko razmerje, gorivni cikel, OpenMC, transmutacija, mali modularni reaktor (SMR), transport nevtronov, Monte Carlo, jedrska energija
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-172127 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:247849475 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:06.09.2025
Število ogledov:241
Število prenosov:57
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Nuclear fuel utilization efficiency in small modular reactors
Izvleček:
In this master’s thesis, we studied the efficiency of nuclear fuel utilization in reactors of various sizes based on a consistent core model. The primary goal was to evaluate the efficiency of Small Modular Reactors (SMRs) in comparison to traditional large reactors. Measure for fuel utilization is total released energy per kilogram of initial uranium fuel content. To assess fuel utilization, we examined fuel cycle length, burnup, and the conversion ratio, as these factors directly influence reactor economics. Even a 1 % improvement in fuel utilization can lead to significant cost savings over a reactor’s lifetime. For example nuclear power plant in Krško (NEK) uses 16.6 metric tonnes of UO2 on a yearly basis. With the cost of 1.6 M€/t, a 1 % improvement would yield more than a quarter of a million euro per year in savings. Simulations were performed using the OpenMC Monte Carlo neutron transport code. We analyzed twelve reactor configurations for which we calculated: fuel cycle lengths, nuclide compositions, conversion ratio and fission power distribution across space and time. Additionally, we performed parametric analyses, varying both linear power and initial fuel enrichment. Key findings: • Smaller reactors exhibit up to 400 % lower fuel utilization efficiency than larger ones. • Higher fuel enrichment significantly improves efficiency and reduces the gap between small and large reactors. • For each reactor size, there is an optimal enrichment that maximizes fuel utilization. • The conversion ratio increases with reactor size and fuel cycle duration, but excessive enrichment can reduce it due to lower availability of fertile material.

Ključne besede:nuclear reactor, burnup, conversion ratio, fuel cycle, OpenMC, transmutation, Small Modular Reactor (SMR), neutron transport simu lation, Monte Carlo, nuclear energy

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj