پاورپوینت کارگاه آموزشی محاسبات سلولی و قلب راکتور (pptx) 128 اسلاید
دسته بندی : پاورپوینت
نوع فایل : PowerPoint (.pptx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد اسلاید: 128 اسلاید
قسمتی از متن PowerPoint (.pptx) :
بسم اله الرحمن الرحيم
کارگاه آموزشی محاسبات سلولی و قلب راکتور
WIMS کد محاسبات سلولی
کد محاسبات سلولی راکتور:
برای بدست آوردن توزيع شار نوترون حرارتی و مقدار ضريب تکثير موثر می بايست به حل معادلات ترابرد پرداخت. در عمل محاسبات مورد نياز مهندسی توسط روشهای يقينی محقق ميشود.
متاسفانه با روشهای يقينی حل معادلات ترابرد در کل راکتور با منظور نمودن جزييات آن و وابستگی سطح مقطع ها به انرژی عملی نيست. به اين دليل روش حل به دو مرحله اصلی تقسيم ميشود:
1- محاسبات شبکه راکتور(محاسبات سلولی)
2- محاسبات قلب راکتور (شامل تمامی اجزا تشکيل دهنده قلب)
ثابت های گروهی از محاسبات شبکه راکتور (محاسبات سلولی) بدست آمده و برای محاسبه ضرايب معادلات مرحله دوم بکار می روند. در محاسبات شبکه راکتور با درنظرگرفتن هرسه متغِير مستقل در معادلات ترابرد نوترون تقريب هايی صورت ميگيرد:
الف) - استفاده از گروههای انرژی: سطح مقطع های نوترونی توابع پيچيده ای از انرژی بوده و لازم است که آنها را به طريقی در بازه های گسسته انرژی ميانگيری نماييم.
ب)- ساده سازی نمايش هندسی-اغلب مسايل واقعی سه بعدی بوده و معمولا تقريب آنها به مدلهای دوبعدی ويا يک بعدی با شرايط مرزی مناسب ضروری است. در چنين مدلی برایMESH انجام محاسبات عددی تغييرات شار نوترون ميتوان محدوده را به اجزا گسسته يا تقسيم نمود.
ج)- کاهش درجه پراکندگی غيرهمگن- تقريبهايی بيشتر بسته به درجه قابلِيت و پيچيدگی شبکه و محاسبات سيستم راکتور معرفی ميشوند.
از آنجايی که مخلوط همگنی از سوخت و کندکننده به زنجيره خودکار واکنشها منجر نخواهد شد لازم است که سوخت را از کند کننده جدا کنيم. سوخت به صورت گروهی ميله يا صفحه آرايش يافته که در بين آنها موادی نظير گرافيت-آب معمولی يا آب سنگين وجود دارد- در نظر گرفته می شود. در اين مواد نوترونها با کمترين ميزان جذب تا سطح انرژی های حرارتی کند ميشوند. خنک نمودن ميله ها يا صفحه های سوخت از طريق جريان خنک کننده از مجاری ايجاد شده ميان قطعات سوخت حاصل ميشود. سوخت حاوی غلافی است که محصولات شکافت را از آب خنک کننده جدا ميسازد. بنابراين هر راکتور حرارتی اعم از تحقيقاتی و نوع قدرت غيرهمگن می باشد. ميله يا صفحه سوخت به همراه غلاف و قسمت کندکننده متصل به آن سلول واحد را تشکيل می دهد. سلول واحد بنا بر نوع راکتور هندسه های متفاوتی خواهد داشت. به عنوان مثال سلول واحد متداول برای راکتورها عبارتند از:
1- شش وجهی با ميله سوخت استوانه ای در مرکز(هگزاگونال) 2- شش وجهی منتظم با ميله استوانه ای (مثلثی) 3- سلول واحد يک صفحه سوخت که از دو طرف با غلاف پوشيده شده و با آب احاطه شده است.
در مفهوم چنين فرض شده است که سلول واحد عنصر تکرار پذير شبکه راکتور می باشد
محاسبات نوترونی قلب راکتور
هدف از انجام محاسبات قلب يک راکتور محاسبه توزيع شارنوترون در داخل قلب و محاسبه ضريب تکثير موثر قلب ميباشد. برای محاسبه جمعيت نوترونها در داخل قلب – بايد عوامل توليد و اتلاف نوترونها در داخل قلب را مورد بررسی قرار دهيم. برای اين منظور بايستی معادله زير را که به معادله ترابرد نوترون معروف است –حل نماييم:
توليد نوترون ها: شکافت – توليد از چشمه خارجی پراکندگی از يک گروه انرژی
و زاويه فضايی به گروه انرژی و زاويه فضايی ديگر
اتلاف نوترون ها: جذب – پراکندگی از يک گروه انرژی به گروه ديگر – نشت نوترونها
جمعيت نوترونی: تابعی است که در هر لحظه تعداد نوترونها در مکان و انرژی مشخص و زمان وجهت معِين را بيان می نمايد.
زاويه فضايی پراکندگی نوترون ها
زمان
انرژی
مکان
برای حل معادله ترابرد بايد عوامل رابطه فوق و وابستگی های آنها به عوامل ديگر را مدنظر قرار دهيم:
بنابراين معادله ترابرد نوترون را ميتوان به شکل زير نوشت:
حل اين معادله که به معادله انتگرال – ديفرانسيلی ترابرد نوترون معروف است با روشهای تحليلی و ساده عملا غيرممکن است - بدليل اينکه علاوه بر مشتق های نسبت به زمان و مکان شامل انتگرال های زاويه و انرژی نيز می باشد.
برای حل معادله فوق بايستی به روشهای مختلف ساده سازيها و تقريب هايی درنظر گرفت. اين تقريبها و ساده سازيها با توجه به نوع مسٍله و هندسه موردنظر صورت گرفته و روشهای ويژه ای برای حل آنها ارايه ميگردد. هر يک از اين روشها توجه خود را به حذف وابستگی معادله به يک يا چند پارامتر معطوف ميکنند. از طرفی روشهای عددی ارايه شده بگونه ای تعريف شده اند که متغيرهايی که نوترونها به آنها وابسته اند را گسسته می نمايد:
گسسته سازی در مکان: مش بندی-اعمال روشهای حجم محدود - المانهای محدود و تفاضل های محدود
گسسته سازی انرژی : گروه بندی انرژی گسسته سازی متغير جهت(زاويه فضايی) : مشکلترين نوع
گسسته سازی زمانی: در اغلب مسايل شامل حالت های گذرا و وابسته به زمان انجام ميپذيرد- مانند مسايل مصرف سوخت
از طرفی روش های ويژه ديگری برای حل معادله ترابرد بر مبنای مدلی خاص توسعه يافته اند مانند : روش احتمال برخورد
روش - SNروش PL
در بيشتر مسايل برای ساده سازی بيشتر معادله ترابرد تقريبهايی مانند معادله پيوستگی و معادله پخش درنظر گرفته ميشود.
تقريب ها و ساده سازيها در بيشتر مسايل نتايج قابل قبولی بدست ميدهند. ساده ترين نوع معادله که در محاسبات راکتور بکار ميرود معادله پخش چندگروهی است:
ضريب پخش گروهی
تقريب هايی برای ساده سازی معادله ترابرد به معادله پخش انجام ميشود که عبارتند از:
- چشمه های ايزوتروپيک
- وابستگی خطی شار زاويه ای به زاويه
معادله پخش در محيط هايی نظير نزديکی مرزها يا محل هايی که خواص مواد از نقطه ای به نقطه ای ديگر طوری تغيير ميکند که فاصله اين نقاط از يکديگر قابل قِياس با پويش آزاد ميانگين نباشد- نزديک چشمه های متمرکز و در محيط هايی با جاذب خيلی قوی اعتبار ندارد.
بنابراين در نزديکی ميله های سوخت وميله های کنترل نمی توان از معادله پخش استفاده نمود و ناچارا معادله ترابرد نوترون در اين محيط ها بايد بکار رود. پس برای محاسبه شار داخل راکتور – ابتدا بايد معادله ترابرد را نزديکي ميله های سوخت و کنترل و ... حل نمود: ( محاسبات سلولی) و سپس معادله پخش را برای کل راکتور حل نمود: ( محاسبات قلب).