izpis_h1_title_alt

Omejitve v obratovanju jedrskih reaktorjev zaradi spreminjanja koncentracije ksenona-135 ob spremembi moči
ID Levpušček, Blaž (Avtor), ID Žerovnik, Gašper (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (27,69 MB)
MD5: C3F6F316E2476F710E4026734A3A6760

Izvleček
Pri spremembi moči v jedrskem reaktorju se lahko v določenih primerih koncentracija cepitvenega produkta 135Xe poveča. Zaradi njegovega visokega absorpcijskega presek za termične nevtrone, lahko to predstavlja omejitve pri delovanju reaktorja pri spremembi moči. Namen magistrskega dela je bilo preveriti vpliv različnih parametrov zasnove jedrskega reaktorja na spremembo reaktivnosti zaradi največje možne spremembe koncentracije 135Xe v odvisnosti od zgorelosti. Določene so bile omejitve pri spreminjanju moči zaradi spremembe koncentracije 135Xe za primer malega modularnega reaktorja (MMR). V programu za jedrske zgorevalne izračune Serpent je bil narejen model gorivne palice tipičnega tlačnovodnega reaktorja s periodičnimi robnimi pogoji za preverjanje vplivov parametrov zasnove. Za določitev omejitev obratovanja je bil narejen dvodimenzionalen model MMR-ja, ki je temeljil na zasnovi reaktorja NuScale. Ugotovljeno je bilo, da pride v primeru uporabe MOX goriva do manjše spremembe reaktivnosti zaradi spremembe koncentracije 135Xe kot pri UO2 gorivu. Prav tako pride do manjšega vpliva 135Xe na reaktivnost v gorivih z višjo začetno obogatitvijo ter hitrejšim nevtronskim spektrom. Zaradi manjše gostote moči je v MMR-jih v primerjavi s tipičnimi tlačnovodnimi reaktorji vpliv 135Xe na reaktivnost ob spremembi moči manjši. Iz tega vidika so MMR-ji bolj fleksibilni pri spreminjanju moči. Za izračunan model reaktorja so bili preverjeni trije različni načini spremembe moči. Pri prvem se je moč stopničasto spremenila, dobili smo omejitve glede na začetno ter končno vrednost moči. Pri drugem se je moč reaktorja znižala iz polne na ničelno moč ter po določenem času na poljubno moč. Dobili smo omejitve glede na čas ponovnega zagona ter na višino nove moči. Pri tretjem prehodu se je moč znižala na poljubno moč ter nato nazaj povečala na prvotno moč, ko je bila koncentracija 135Xe največja. Ugotovljeno je bilo, da omejitve veljajo kvečjemu v zadnjih 4 % gorivnega cikla.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:sprememba koncentracije 135Xe, mali modularni reaktorji, omejitve obratovanja, zgorevanje jedrskega goriva, transport nevtronov
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Leto izida:2023
PID:20.500.12556/RUL-152943 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:177446147 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:13.12.2023
Število ogledov:1006
Število prenosov:119
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Limitations in the operation of nuclear reactors due to changes in the concentration of xenon-135 with a change in power
Izvleček:
When there is a change in power in a nuclear reactor, the concentration of the fission product 135Xe can increase in certain cases. Since it has a high absorption cross section for thermal neutrons, this can pose limitations on the reactor’s operation during power changes. The purpose of the master’s thesis was to examine the impact of various parameters in the design of a nuclear reactor on reactivity changes due to the maximum possible variation in the concentration of 135Xe, as a function of burnup. Limitations on power changes due to the variation in 135Xe concentration were determined for a small modular reactor (SMR). A model of a typical pressurized water reactor fuel rod with periodic boundary conditions was created in the Serpent neutron transport and material depletion code to assess the impacts of design parameters. To determine operational limitations, a two-dimensional model of a SMR based on the NuScale reactor design was developed. It was found that there is a smaller reactivity change in MOX fuel due to the variation in 135Xe concentration compared to UO2 fuel. Similarly, there is a smaller impact of 135Xe on reactivity in fuels with higher initial enrichment and faster neutron spectra. Due to the lower power density, the impact of 135Xe on reactivity is smaller in SMRs compared to typical pressurized water reactors. From this perspective, SMRs are more flexible in power changes. Three different power change modes were tested. In the first, power changed stepwise, and limitations were obtained based on the initial and final power values. In the second, reactor power decreased from full to zero power and, after a certain time, increased to any desired power. Limitations were determined based on restart time and the height of the new power. In the third transition, power decreased to any level and then increased back to the original power when the concentration of 135Xe was at its maximum. It was found that limitations apply at most in the last 4 % of the fuel cycle.

Ključne besede:change of 135Xe concentration, small modular reactors, operational limitations, burnup of nuclear fuel, neutron transport

Podobna dela

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

Nazaj