Reaktorifysiikkakoodien pätevöittäminen korkeapalamaisten kevytvesireaktoripolttoaineiden isotooppikoostumuksien määrittämiseksi

Abstract

Kriittisyysturvallisuudella tarkoitetaan kaikkia toimia, joilla pyritään estämään kriittisyysonnettomuus. Alun perin käytetyn polttoaineen varastoinnissa ja kuljetuksessa sovellettiin kriittisyysturvallisuuden takaamiseksi vastaavan tuoreen polttoaineen koostumusta. Palavien myrkkyjen käytön lisääntyminen ja siirtyminen korkeampiin väkevöinteihin ja palamiin edellyttävät realistisempaa lähestymistapaa, jossa sovelletaan käytetyn polttoaineen todellista koostumusta. Burnup credit (BUC) merkitsee hyötyä, joka saavutetaan, kun palaman vaikutukset polttoaineen koostumuksessa otetaan huomioon kriittisyyslaskuissa. Burnup credit -metodologian käytöllä voidaan vähentää konservatiivisuutta käytetyn polttoaineen kuljetuksen ja varastoinnin suunnittelussa, mikä voi johtaa merkittäviin kustannussäästöihin. Korkeapalamaisten polttoaineiden käyttö ja BUC metodologian soveltaminen edellyttävät, että palamalaskuissa käytettävät reaktorifysiikkaohjelmistot on pätevöitetty. Ohjelmien pätevöinnin tulisi pääasiassa perustua laskettujen ja mitattujen isotooppikoostumusten vertailuun. Saatavilla olevan korkeapalamaisten polttoaineiden mittausdatan vähyys rajoittaa merkittävästi mahdollisuuksia luotettavan pätevöittämisen suorittamiseksi. Tässä työssä tutkittiin käytetyn polttoaineen isotooppikoostumuksen laskemista kriittisyysturvallisuuden näkökulmasta. Ohjelmien pätevöittämisen periaatteet esiteltiin ja saatavilla olevan mittausdatan soveltuvuutta korkean palaman laskuihin tutkittiin. Tällä perusteella valittiin sopivimmat datat validointilaskuja varten. Laskut tehtiin kahdella ohjelmistolla, CASMO-4:llä ja Monteburns 1.0:lla, joiden laskentamenetelmät selvitettiin yksityiskohtaisesti. Laskut käsittivät kolme teoreettista ja kolme kokeellista benchmark-tehtävää, jotka kukin sisälsivät useita palamalaskuja. CASMO-4:llä saadut tulokset olivat lähellä mitattuja arvoja tärkeimpien aktinidien ja fissiotuotteiden osalta. Erot mitattujen ja laskettujen arvojen välillä olivat tyypillisesti alle 5%. Monteburns 1.0:n tarkkuus oli samaa luokkaa kuin CASMO-4:n, mutta amerikium ja curium isotooppien tapauksissa erot mitattuihin arvoihin olivat suuria. Työssä pohdittiin mahdollisia syitä eroihin, joita ilmeni Monteburns l .0:lla tehdyissä laskuissa. Laskuissa ilmenneiden erojen syyt tulisi selvittää ja korjata. Kattava ohjelmistojen pätevöittäminen voidaan suorittaa vain, mikäli uutta korkealaatuista mittausdataa julkistetaan