Szuperkritikus nyomású vízzel hűtött, tórium-urán üzemanyagciklusú reaktor teljesítmény-eloszlásának vizsgálata

Nyomtatóbarát változatNyomtatóbarát változat
Típus: 
BSc szakdolgozat téma - alkalmazott fizika
Félév: 
2016/17/2.
Témavezető: 
Név: 
Dr. Fehér Sándor
Email cím: 
fehers@reak.bme.hu
Intézet/Tanszék/Cégnév: 
Nukleáris Technikai Intézet
Beosztás: 
egyetemi docens
Hallgató: 
Név: 
Szabó Gergely
Képzés: 
Fizika BSc - alkalmazott fizika
Elvárások: 

Reaktorfizikai alapismeretek, az MCNP program használatának ismerete, programozási gyakorlat, angol nyelvtudás

Leírás: 

Az atomenergetika jövőjét meghatározó negyedik generációs reaktorok egyike a szuperkritikus nyomású vízzel hűtött reaktor (SCWR – Supercritical-Water-Cooled Reactor). Az SCWR-ek hűtőközege és egyben moderátora szuperkritikus nyomású (≈25 MPa) és viszonylag magas hőmérsékletű (belépéskor ≈300 °C, kilépéskor ≈500 °C) víz. A reaktorba közelítőleg 0,75 g/cm3 sűrűséggel belépő hűtőközeg az aktív zónában pszeudokritikus átalakuláson megy keresztül, aminek következtében sűrűsége erősen (nagyjából egy nagyságrenddel) csökken. Emiatt az SCWR-ek vizsgálatához igényesebb és összetettebb modellekre van szükség, mint amilyeneket a ma elterjedt nyomottvizes reaktorok esetében megszoktunk.

Az SCWR-ek reaktorfizikai kutatásával több mint egy évtizede foglalkozik a BME NTI. A vizsgálatok arra a következtetésre vezettek, hogy – tekintettel az SCWR-ekre jellemező epitermikus neutronspektrumra – az ilyen reaktorokat célszerűbb tórium-urán üzemanyagciklusra tervezni.

A szakdolgozat célja egy, az NTI-ben született tóriumos üzemanyagciklusú SCWR-koncepció térbeli teljesítmény-eloszlásának vizsgálata és megoldások keresése az eloszlás egyenletesebbé tételére. A vizsgálatokhoz az MCNP Monte Carlo részecsketranszport kód és egy ehhez csatolható egyszerű egydimenziós termohidraulikai számítási eljárás áll rendelkezésre. A hallgató feladata a fenti SCWR-koncepció kazettájára vonatkozó MCNP-modell felépítése, lehetőleg úgy, hogy a kazetta hossza változtatható paraméter legyen. A termohidraulikai számításokhoz célszerű a pontos (szabványos) vízfüggvényeket használni a közelítő, táblázatos megoldások helyett. Az MCNP-ből és a termohidraulikai modulból álló csatolt, iteratív számításokra képes programrendszer összeállítása után a hallgatónak azt kell megvizsgálnia, hogy milyen hatással van a kazetta függőleges teljesítményprofiljára, ha a jelenleg tervezett értékhez képest növeljük a reaktor hűtőközegének belépési nyomását. A szakdolgozati munkát ki lehet terjeszteni olyan elemzésekre is, amelyek az üzemanyagpálcák dúsításának függőleges profilírozásában vagy a kiégő mérgek alkalmazásában rejlő lehetőségeket mérik fel a teljesítmény-eloszlás egyenletesebbé tétele szempontjából.