V disertaciji so naslovljeni izračuni zgorevanja jedrskega goriva v raziskovalnem reaktorju TRIGA. V ta namen je bila zabeležena in analizirana celotna obratovalna zgodovina reaktorja TRIGA Mark II na Institutu "Jožef Stefan". Raziskan je bil vpliv zgorevanja TRIGA goriva z uporabo determinističnega TRIGLAV in stohastičnega programa Serpent-2. Glavni zaključek analize je, da je zaradi kompaktnosti reaktorske sredice, potrebna simulacija v 3D z uporabo vsaj 15 aksialnih zgorevalnih con. Analiza je prav to potrdila predpostavki, da je za natančne rezultate dovolj simulacija zgodovine po letu 1991 na polni moči reaktorja P=250 kW. S pridobljenim znanjem je bila na definiran IJS TRIGA zgorevalni model, aplicirana nova metoda za izračun zgorelosti bRAPID, ki temelji na metodi Fisijskih Matrik (FM) in je del programskega paketa RAPID. Metoda omogoča izračun zgorevanja jedrskega goriva s kombinacijo in interpolacijo zgorevalno odvisnih koeficientov FM, ki opisujejo zgorevalne spremembe v sredici reaktorja. Glavni del disertacije sta bili verifikacija in validacija omenjene metode bRAPID. Verifikacija je bila narejena s primerjavo rezultatov, pridobljenih z že eksperimentalno validirano kodo Serpent-2. Primerjava je pokazala dobro ujemanje pri različnih parametrih, kot so zgorevalne spremembe k_eff, 3D-pre-porazdelitve nevtronov v sredici, 3D-zgorelost in isotopska sestava na ravni aksialno razdeljenih gorivnih elementov. Eksperimentalna validacija je bila narejena na treh različnih eksperimentih: dveh ekperimentalnih meritvah reaktivnostne vrednosti gorivnih elementov in na meritvi presežne reaktivnosti sredice. Vsi izračunani parametri s programom RAPID in z metodo bRAPID so bili znotraj 1sigma izmerjenih negotovosti, kar kaže na odlično ujemanje. Nazadnje sta bila tako bRAPID kot Serpent-2 uporabljena za zgorevalne izračune treh eksperimentov na TRIGI, pri katerih so bile opažene razlike, pojasnjene z upoštevanjem zgorevanja. Rezultati, pridobljeni iz obeh programov za reaktorske preračune, so pokazali boljše ujemanje (približno 6 %) v absolutnih vrednostih meritev iz treh dozimetričnih reakcij. Slednje dokazuje pomembnost poznavanja zgorelosti TRIGA-goriva in vključitev v obstoječe modele. Glavni izid disertacije je eksperimentalno validirana nova metodologija za izračun zgorevanja jedrskega goriva, ki ohranja natančnost Monte Carlo metode s faktorjem pohitritve približno 600, pod pogojem da je podatkovna baza fisijskih matrik že izračunana. Takšna metodologija je sposobna karakterizacije rabljenega jedrskega goriva med delovanjem reaktorja in omogoča aplikacijo na drugih raziskovalnih, malih modularnih in mikro reaktorjih.
|