Napredne računske simulacije za analizo nevtronskih poškodb reaktorske posode tlačnovodne jedrske elektrarne
Oznaka in naziv projekta
V2-2531 Napredne računske simulacije za analizo nevtronskih poškodb reaktorske posode tlačnovodne jedrske elektrarne
V2-2531 Advanced computer simulations for reactor vessel neutron damage analysis in pressurized water reactors
Logotipi ARIS in drugih sofinancerjev
Projektna skupina
Vodja projekta: dr. Tanja Goričanec
Sodelujoče raziskovalne organizacije: Povezava na SICRIS
Sestava projektne skupine: Povezava na SICRIS
Vsebinski opis projekta
Jedrske elektrarne po svetu se starajo in številne se približujejo koncu svoje projektne življenjske dobe. Za zagotavljanje varnega dolgoročnega obratovanja teh elektrarn ali celo podaljševanje njihove življenjske dobe zahteva neprekinjeno spremljanje nevtronskega obsevanja ter oceno vplivov izpostavljenosti nevtronov ključnih reaktorskih komponent, med katerimi je najpomembnejša reaktorska posoda.
Cilj predlaganega raziskovalnega projekta je razvoj, validacija in uporaba naprednih računskih metod za oceno nevtronskega obsevanja reaktorske posode v tlačnovodnih jedrskih reaktorjih. Kot primer tipičnega tlačnovodnega jedrskega reaktorja je uporabljena Nuklearni elektrarni Krško (NEK). Reaktorska posoda je ključni varnostni element jedrske elektrarne, katere mehanske lastnosti se s časom slabšajo predvsem zaradi nevtronskega obsevanja.
V projektu je predvidena uporaba deterministicnih in Monte Carlo metod za simulacijo transporta nevtronov. Posebna pozornost bo namenjena razvoju natančnih geometrijskih modelov sredice NEK, generaciji izvora nevtronov in uporabi teh modelov za oceno obsevanosti reaktorske posode. Verifikacija simulacij bo potekala s primerjavo z meritvami dozimetrov v okviru sistema nevtronskih dozimetrov postavljenih izven reaktorske posode (EVND) med 25. in 31. gorivnim ciklom NEK.
Projekt obravnava tudi analizo fizikalnih parametrov, ki omejujejo življenjsko dobo reaktorske posode, kot so nevtronski fluks in dotok nevtronov (fluenca) . Cilj je razvoj modelov za projekcijo dolgoročne obsevanosti ter določitev propagacijskih faktorjev za oceno fluence na podlagi EVND meritev. Rezultati bodo osnova za izboljšano spremljanje staranja in napovedovanje stanja reaktorske posode v prihodnosti.
Poleg znanstvene komponente projekt vključuje diseminacijo rezultatov med mednarodno in domačo strokovno javnostjo, razvoj nacionalnih kompetenc ter pripravo petletnega raziskovalnega načrta z usmeritvami za prihodnje analize poškodb zaradi nevtronov v jedrskih elektrarnah.
Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS.
Faze projekta in opis njihove realizacije
1. Faza: Razvoj metod in modelov za izračun obsevanosti reaktorske posode tlačnovodne jedrske elektrarne z nevtroni
Prva faza projekta obsega razvoj in validacijo geometrijskih modelov ter računske metodologije za oceno obsevanosti reaktorske posode Nuklearne elektrarne Krško (NEK) z nevtroni. Vključuje pripravo podrobnih Monte Carlo modelov reaktorske sredice za različne gorivne cikle, izvedbo kritičnega Monte Carlo izračuna sredice in priprava izvora nevtronov, simulacije transporta nevtronov izven sredice ter oceno obsevanosti reaktorske posode NEK z nevtroni. Rezultati se validirajo z meritvami nevtronskih dozimetrov izven reaktorske posode (EVND), kar omogoča primerjavo teoretičnih izračunov z realnimi podatki in oceno prostorske porazdelitve nevtronskega fluksa po posodi.
2. Faza: Pregled in analiza fizikalnih parametrov, ki vplivajo na življenjsko dobo reaktorske posode tlačnovodnega jedrskega reaktorja
Druga faza projekta analizira fizikalne parametre, ki omejujejo življenjsko dobo posode, kot so dotok nevtronov. Osredotočen je na povezavo med EVND meritvami in dejanskim dotokom nevtronov v posodi ter projekcijo obsevanosti do konca obratovanja NEK. Izvede se pregled regulative, določijo propagacijski faktorji za oceno dotoka nevtronov na reaktorsko posodo iz meritev, projekcija bodoče obsevanosti ter občutljivostne analize različnih parametrov (izgorelost goriva, geometrijske nepravilnosti, materialne lastnosti, temperatura vhodne vode, knjižnice jedrskih podatkov). Namen je identificirati glavne vplivne dejavnike na staranje posode in zmanjšati negotovosti pri napovedih.
3. Faza: Upravljanje projekta in diseminacija znanja
Tretja faza projekta je namenjen organizaciji in vodenju projekta ter širjenju rezultatov. Vključuje pripravo petletnega načrta prednostnih raziskovalnih aktivnosti na področju nevtronskih poškodb in Monte Carlo transporta, administrativno upravljanje (poročila, finančno spremljanje, spletna stran) ter prenos znanja v domačo in mednarodno okolje. Diseminacija bo potekala prek znanstvenih člankov, konferenc, seminarjev, delavnic in sodelovanja z industrijo ter regulatorji. S tem se krepi domača strokovna baza in zagotavlja vpetost v mednarodne raziskovalne tokove.