Skip to main content
SUPERVISOR
احمد شیرانی بیدابادی (استاد راهنما) ایرج شهابی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Leila Ranjbar
لیلا رنجبر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Calculation of Reactivity Variations of the MNSR Reactor Due to Variations in the Thickness of the Core Top Beryllium Layer Using the WIMS and MCNP Codes and Comparsion with Experimental Results
The Miniature Neutron Source Reactor (MNSR) is manufactured by the Chinese Institute of Atomic Energy. It is a low power, tank-in-pool type research reactor and similar to the canadian SLOWPOKE reactor. The reactor employs highly enriched uranium as fuel (90.2%), light water as moderator and coolant, and metal beryllium as reflector. In this thesis, the Isfahan Miniature Neutron Source Reactor (MNSR) was simulated using the WIMS code and the calculations of fuel burn-up was performed after 7 years of the reactor operation time (reactor revival time by adding the top beryllium shim plate) the results of which were consistent with the expected results from other methods. Also the MNSR reactor was simulated using the MCNP code that works on the basis of the Monte Carlo method and after confidence from the accuracy of the simulated program, the results obtain from the WIMS code were incorporated in the input of the MCNP program. the necessity of adding the 1.5 millimeter of top beryllium shim plate after 7 years of the reactor operation time was studied and then by adding the 1.5 millimeter beryllium layer at the top of the reactor core in the input of the MCNP program, reactivity variations was studied in new status the results of which were consistent with experimental results. Furthermore by adding beryllium layer with various thicknesses at the top of the reactor core in the input program of the MCNP program by using reactor fresh fuel and once more after 14 years of the reactor operation time, variations of reactivity was studied and worth of reactivity was obtained for these layer the results of which were consistent with available experimental results very well. Also reactor status at present time (after 14 years of the reactor operation time and after 7 years of adding the first beryllium layer at the top of the reactor core) was simulated using the WIMS and MCNP codes and reactor reactivity at this time was obtained and reactor’s need for adding new beryllium layer at the top of the core was studied. Furthermore reactor reactivity was measured by experimental method the results of which were consistent with those results that were obtained from the WIMS and MCNP codes and we concluded that at present time there is no need for adding any further beryllium shim to the top of the MNSR reactor core. At the end worth of reactivity for the annulus beryllium and bottom beryllium were calculated on the basis of the worth of one fuel element using the MCNP code. From the results obtained in the last section of these calculations, one can predict the necessary beryllium thickness needed to rich a desired reactivity in the MNSR reactor. Key Words MNSR reactor, Reactivity, Burnup, Beryllium, WIMSD code, MCNP code.
راکتور مینیاتوری چشمة نوترون ( MNSR )موجود در پژوهشکدة تحقیقات و توسعة راکتورها و شتابدهنده‌های اصفهان، راکتور پیشرفته‌ای از نوع تانک استخری آب سبک با قدرت کم ( Kw 30) و ایمنی ذاتی است که برای مصارف آموزشی، تحقیقاتی و تحلیل مواد به روش فعال‌سازی نوترونی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این راکتور از اورانیوم با غنای بسیار بالا (2/90 %) به عنوان سوخت و آب طبیعی به عنوان کند کننده، خنک کننده و نیز حفاظ بیولوژیک استفاده شده است. بازتابندة این راکتور فلز بریلیوم است و انتقال حرارت در آن به روش همرفت صورت می‌گیرد. در این پایان‌نامه راکتور MNSR با استفاده از کد محاسبات سلولی WIMSD شبیه‌سازی گردید و فرسایش سوخت در این راکتور پس از گذشت مدت زمان 7 سال از راه‌اندازی آن (زمان احیای راکتور با افزودن لایة بریلیومی به بالای قلب) محاسبه شد. همچنین این راکتور با استفاده از کد محاسباتی MCNP که بر اساس روش مونت‌کارلو کار می‌کند شبیه‌سازی شد و با قرار دادن نتایج فرسایش سوخت به‌دست آمده از کد WIMSD در برنامة MCNP نوشته شده، لزوم افزودن لایة mm 5/1 بریلیوم به بالای قلب راکتور پس از 7 سال بررسی شد. سپس با افزودن لایة 5/1 میلی‌متری بریلیوم به بالای قلب راکتور در برنامة MCNP و با منظور نمودن فرسایش سوخت 7 سال پس از راه‌اندازی آن، تغییرات راکتیویتة راکتور ناشی از افزودن لایة mm 5/1 به بالای قلب راکتور بررسی شد که با نتایج تجربی موجود هم‌خوانی بسیار خوبی داشت. به‌علاوه با افزودن لایه‌های بریلیومی با ضخامت‌های مختلف به بالای قلب راکتور در برنامة MCNP یک بار با سوخت اولیة راکتور (زمان راه‌اندازی راکتور) و بار دیگر نیز14 سال پس از راه‌اندازی راکتور، تغییرات راکتیویتة راکتور بررسی شد و ارزش راکتیویتة این لایه‌ها به‌دست آمد که با نتایج تجربی موجود هم‌خوانی خوبی داشتند. همچنین وضعیت راکتور 14 سال پس از راه‌اندازی راکتور (7 سال پس از افزودن نخستین لایة بریلیومی به بالای قلب) با استفاده از کدهای WIMSD و MCNP شبیه‌سازی شده و نیاز راکتور به افزودن لایة بریلیومی جدید به بالای قلب آن در حال حاضر بررسی شد که نتایج این مرحله نیز با نتایج تجربی موجود هم‌خوانی بسیار خوبی داشتند به علاوه راکتیویتة راکتور نیز در حال حاضر به روش تجربی اندازه‌گیری شد که همخوانی این نتایج با نتایج شبیه‌سازی نشان از صحت برنامه‌های نوشته شده داشت و در نهایت ارزش راکتیویته‌ای بریلیوم حلقوی و بریلیوم کف با استفاده از کد MCNP بر حسب ارزش یک میلة سوخت به‌دست آمد تا ارزش بسیار زیاد فلز بریلیوم که به عنوان بازتابنده در این راکتور استفاده شده مشخص شود . از نتایج حاصل از این بخش از محاسبات می‌توان برای افزودن لایه‌های بریلیوم بعدی به بالای قلب راکتور و افزایش راکتیویتة آن در مواقع لزوم استفاده نمود. همچنین می‌توان محاسبات فرسایش سوخت را در هر زمان که لازم باشد با استفاده از برنامه‌های نوشته شده، انجام داد. کلمات کلیدی: راکتور MNSR ، راکتیویته، فرسایش سوخت، بریلیوم، کد WIMSD ،کد MCNP .

ارتقاء امنیت وب با وف بومی