ایزوتوپ ۲۳۵- U اتفاق می افتد.
در راکتور های زاینده سریع دو فرایند تولید انرژی و ساخته شدن هسته های جدید پلوتونیم با هم اتفاق می افتند. قلب این راکتور از دو قسمت تشکیل می شود . میله های سوخت که مخلوطی است ، از دی‏اکسید‏پلو تونیم  و دی اکسیداورانیم در قسمت داخلی قراردارند.
در اینجا واکنشهای شکافت غالب هستند درحالی که در قسمت بیرونی فرایند غالب عبارت است از ۲۳۸-U و۲۳۹- PU . این قسمت بیرونی حاوی اورانیم شده است ( اورانیومی که کسر غنی شده آن حتی از ۷/۰ درصد یعنی مقدار طبیعی آنهم کمتر است ). در چنین راکتوری در واحد زمان ، پلوتونیم شکافت پذیر بیشتری حاصل میشود ، تا مقداری که تحت واکنش شکافت قرار گرفته میشود ( از این رو اسم “زاینده ” بر آن اطلاق شده است ). از طرف دیگر نوترون ها کند نمیشوند ، چرا که برای انجام فرآیندهای مورد بحث در بالا وجود نوترون های سریع الزامی هستند. [۲]
راکتور های خنک شونده با مواد آلی
در راکتورهای خنک شونده با مواد آلی از یک سری مواد آلی مایع مخصوصاً از مخلوط هایی از دی فنیل و دی فنیل اکسید به عنوان یک عامل انتقال حرارت مناسب استفاده شده است.  [۲]

فصل دوم
مجتمع سوخت و المانهای سوخت در راکتورهای هسته‎ای

مقدمه
راکتورهای آبی تحت فشارشامل بیش از دو سوم عمده راکتورهای انرژی عملیاتی جهانی هستند. متعاقبا” وقتی دوره نگهداری این راکتورها طولانی می شود نه تنها کارائی آنها را کاهش می دهد بلکه هزینه های اقتصادی بالغ بر چندین میلیون دلار سالیانه را نیز در بر دارد . تولیدات خوردگی ، فعال سازی خنک کننده و فعالیت محصولات شکافت در حلقه های اولیه این راکتورها به عنوان عوامل غالب در جهت نرخ های بالاتر این سیستم ها ، تعیین می گردند. روند ( گرایش ) اخیر به سمت توسعه هسته های با خورندگی بالا ( اشتعال پذیری بالا ) و بسط طول های سیکل سوخت هر دوی راکتورهای موجود و در دست طراحی در این مشکل را بدتر می‏کنند.[۹]
چندین تلاش تئوری ( نظری ) به سمت مطالعه مدلسازی آزادسازی برای توسعه سیستم های مانیتورینگ رادیواکتیویته خنک کننده اولیه ، صورت گرفته است. آقای کو و همکاران ، یک مدل را برای آزادسازی تولیدات شکافت ناپایدار از لوله های سوخت معیوب در خنک کننده ی راکتورهای تحت فشار ، توسعه داده اند. زمانی که شکاف ( تجزیه ) رخ می دهد ، قسمت تولیدات شکافت در انتشار سوخت به فاصله سوخت روکش‏دار در میان شبکه پیچیده تونل ها در ماتریس ( زمینه ) سوخت جامد ، آزاد می گردند. این تولیدات شکافت رادیواکتیو در فاصله سوخت با روکش محصور می مانند تا اینکه شکست ( ترکیدگی ) پوشش ( روکش ) منتج به تراوش آن ها در خنک کننده اولیه ، رخ دهد. تفکیک این ایزوتوپ ها از خنک کننده اولیه در مسیرهای چندگانه رخ می دهد همانطور که در شکل نشان داده شده است. در ناحیه خارج از هسته ، آن ها توسط تبادل گرهای یون و سیستم های تفکیک کنترل شیمیایی و کنترل حجمی بنام CVCS ، تفکیک می شوند ( شکل۲- ۱ (.
واپاشی پرتوزا ، تراوش ها و فیلترها نیز دیگر راه های موجود برای حذف آنها از مدار اولیه می‏باشد . در داخل ناحیه قلب ، این رادیو نوکلیدها توسط فعال سازی نوترون و واپاشی رادیواکتیویته طبیعی ، حذف می گردند. [۹]

شکل ۲-۱) دیاگرام طرح تولید و سیکل تجزیه فعالیت محصولات شکاف در مدار خنک کننده اولیه[۱۰]
به علت تعداد زیاد میله های سوخت در هسته یک PWRعملیاتی و تعداد زیاد پارامترهای موجود در ایجاد شکست میله سوخت ، بسیاری از آن ها همراه با عدم قطعیت زیاد و دارای مدل های تصادفی محدوده های تغییر پذیر تصادفی صحیح ، به خوبی قابل کاربرد می باشند. زمان های رخداد شکست سوخت از پیش تعیین نمی شوند ، این خصوصیت به یک سلسله از وقایع سری های زمانی تقسیم می شود. تکنیک شبیه‏سازی تصادفی برای مدلسازی توالی های واقعه شکست سوخت انتخاب می گردند. در کار حاضر، یک
مدل تصادفی توسعه می یابد که یک کد رایانه ای FPCART را برای تخمین وجود تولید شکاف در خنک کننده اولیه برای اختلالات واقع گرایانه انرژی ، توسعه می دهد. در بخش اول ، یک روش تصادفی پس از تولید توالی های واقعه شکست سوخت توسط نمونه برداری که به شدت وابسته به زمان است ، توسعه می‏یابد . در بخش دوم ، روش قطعی FPCART برای ثبت شکستگی های سوخت تصادفی توسعه یافته تا فعالیت تولید شکاف را در ناحیه سوخت و در ناحیه فضای سوخت روکش دارد ، محاسبه کند. [۱۰]
این روش بر مبنای روش رانگ-کوتا-فلبرگ می باشد که همراه با گام اندازه سازگار برای حل معادلات دیفرانسیلی معمولی دوگانه است. سپس ، در نهایت فعالیت تولید شکاف در ناحیه خنک کننده اولیه تعیین می گردد. مدل همچنین رفتار فعالیت تولید شکاف را تحت اختلالات انرژی در نوعی PWR شبیه سازی می کند .[۹]
توصیف مجموعه سوخت
مجموعه سوخت BWR شامل یک سلول سوخت و یک کانال می باشد. سلول سوخت شامل ، میله های سوخت و ابزارهای ( آهن آلات ) مورد نیاز برای نگهداری و حفظ فاصله مناسب میان میله های سوخت است. کانال یک جعبه زیرکالوی است که در حوالی سلول سوخت برای ایجاد جریان مستقیم خنک کننده هسته در میان هسته و همچنین درکانالهای هدایت لوله های کنترل قابل حرکت ( سیار ) می چرخد.
طراحی سوخت ESBWR بر مبنای خط تولید ۱۰۰۰- VVER از GNF است . طراحی۱۰۰۰- VVER شامل یک آرایه ۱۰×۱۰ لوله های سوخت تمام طول ۷۸/ ۱۴ لوله سوخت مجزا ( تکه تکه )که تقریبا” دو سوم محدوده هسته فعال و دو لوله آب مرکزی بزرگ می باشد. طراحی با استفاده از کوتاه شدگی طول سوخت فعال با ESBWR سازگار می باشد که منجر به ترویج جریان دورانی طبیعی می گردد. [۱۰]
شکل (۲-۲) طراحی ۱۰۰۰- VVER را با اجزای اصلی تعیین شده نشان می دهد. صفحه مهار تحتانی فولاد ضد زنگ شامل یک بخش مخروطی می شود که در نگهدارنده سوخت جا می گیرد و یک شبکه که فاصله مناسب لوله سوخت را در پائین سلول حفظ می کند.
صفحه مهار فوقانی فولاد ضد زنگ فاصله لوله سوخت را در بالای سلول حفظ کرده و یک دستگیره را برای بالا بردن سلول مهیا می سازد . مجموعه سلول سوخت با استفاده از ۸ لوله مهار در اطراف سلول سوخت ، نگه داشته می شود. هر لوله مهار دارای برجستگی ای ( رزوه ) در پائین درپوش لوله است که در صفحه مهار تحتانی پیچ می خورد و رزوه ای در بالای درپوش لوله که با استفاده از یک برجستگی در صفحه مهار فوقانی توسعه یافته و با یک مهره بسته می‏شود. [۹و۱۰]
یک واشر زائده قفل در زیر مهره لوله مهار برای جلوگیری از چرخش لوله مهار و مهره قرار دارد . لوله های با طول تکه‏تکه ( بخش بخش ) نیز شامل یک توپی انتهائی است که در صفحه مهار تحتانی قلاویز می‏شود تا از حرکت لوله ها در حین ترابری یا جابجائی با سلول جهت یافته افقی جلوگیری کند.
صفحه مهار فوقانی لوله های سوخت تمام طول ( کامل ) و لوله های آب با استفاده از میله هائی توسعه یافته ( بلند تر شده ) که در صفحه مهار فوقانی دارای برجستگی است تا رشد اختلاف مورد انتظار برای عملیات پرتودهی بالا را اصلاح کند فنرهای انبساط ( توسعه ) بر روی هر میله درپوش لوله فوقانی قرار دارد تا این اطمینان را ایجاد کند که لوله های سوخت تمام طول و لوله های آب به درستی در صفحه مهار تحتانی قرار گرفته اند.
کارایی بالای حلقه ( بست ) جداکننده های زیرکالوی به طور محوری قرار گرفته اند تا فاصله مناسب لوله را در امتداد طول سلول سوخت حفظ کند تا از ارتعاش القائی جریان جلوگیری کند و کارایی نیروی بحرانی را ارتقاء بخشد . این جداکننده ها در مکان های محوری درست با استفاده از جفت زائده های قابل جوش با یکی از هر دو لوله آب قرار گرفته اند. لوله آب با زائده در میان جداکننده ها قرار گرفته و سپس برای ربایش جداکننده ها می چرخد. در زمان مونتاژ ، از چرخش لوله آب زائده دار با استفاده از یک درپوش لوله تحتانی مربعی که در یک حفره مربعی در صفحه مهار تحتانی فیت می شود ، جلوگیری می شود.
مجموعه سوخت شامل کانال سوخت واکنشی زیرکالوی- ۲ می شود که جریان کانال ها به طور عمودی در
میان سلول سوخت سختی جانبی را برای سلول سوخت فراهم ساخته و سطحی را برای نگهداری لوله های
کنترل همانطور که جا گرفته اند ، مهیا می سازد.

شکل ۲-۲) طرح یک مجتمع سوخت۱۰۰۰- VVER [4]
میله سوخت
میله سوخت ، میله ای است که درون آن سوخت هسته ای قرار می گیرد ، تامین کننده تولید انرژی گرمایی بوده و محصولات شکافت و سوخت هسته ای ثانوی در آن جمع می شود. در میله سوخت انرژی هسته ای حاصل از شکافت به انرژی گرمایی تبدیل می شود . بیش از ۹۰ درصد انرژی آزاد شده حاصل از شکافت هسته ، درون خود میله سوخت تراوش می کند . انتقال حرارت از سوخت به خنک کننده از طریق غلاف میله سوخت انجام می گیرد. [۱۱]
قرص های سوخت و غلافی که آنها را در بر گرفته است به عنوان دو عضو از مجموعه اعضای سیستم تدافعی می باشند و مانند سدی مانع خروج مواد رادیواکتیو به درون خنک کننده می گردند. در حال حاضر دی اکسید اورانیوم ( UO2 ) ، توسعه یافته ترین ماده ای است که به عنوان سوخت هسته ای مورد استفاده قرار می گیرد. جنس غلاف سوخت از ترکیب آلیاژ زیرکونیوم بعلاوه ۱% نئوبیوم می باشد.
در این جا به بررسی اجمالی پیرامون ساختار یک میله سوخت راکتور ۱۰۰۰- VVER می پردازیم :
اصلی ترین بخش یک میله سوخت ، قلب میله سوخت است که از قرص های سیلندری شکل سوخت تشکیل می شود . این قرص های سوخت ، پودر پرس شده دی اکسید اورا نیوم می باشند که به روش
تراکم سازی تهیه می شوند.
در مرکز قرص سوخت سوراخی تعبیه شده است جهت کاهش حرارت در مرکز سوخت و جلوگیری از تورم آن و جبران انبساط حرارت حجمی سوخت و درنهایت ایجاد فضای اضافی برای انباشته شدن محصولات گازی شکل شکافت . قرص های سوخت توسط یک غلاف محصور شده‏اند. این غلاف به منظور محافظت از قرص های سوخت در برابر تاثیرات خنک کننده و نیز جلوگیری از پراکنده شدن محصولات شکافت می باشد.[۱۱]
بین قرص های سوخت و غلاف فاصله ای وجود دارد. این فاصله به منظور جبران تورم سوخت و تغییر شکل دادن آن در حرارت بالا تعبیه شده است. علاوه براین فاصله بین سوخت و غلاف می تواند فضای مناسبی برای تجمع محصولات گازی شکل شکافت باشد. در واقع فضای پیش‏بینی شده برای تجمع محصولات گازی شکل تقریبا ۳۰ سانتیمتر مکعب می باشد . این فضا شامل فضای آزاد در قسمت بالای سوخت ، فضای سوراخ های وسط قرص سوخت و فضای حد فاصل غلاف و قرص ها می باشد.
به منظور بهبود شرایط انتقال حرارت از میله های سوخت به خنک کننده ، در فاصله بین قرص ها و غلاف ابتدا عمل خلاسازی صورت می گیرد و سپس این فضا را ازگاز هلیوم با فشارتقریبا”

Leave a Comment