Estimate of uniform neutron sources for the fuel regious given a prescribed power distribution

Autor: Moraes, Leonardo Rodrigues da Costa
Přispěvatelé: Barros, Ricardo Carvalho de, Alves Filho, Hermes, Platt, Gustavo Mendes, Gonçalves, Alessandro da Cruz
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron:UERJ
Popis: Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T14:42:04Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_LeonardoRodriguesDaCostaMoraes.pdf: 1272462 bytes, checksum: 8e54a6d99a516e29ec0e2f63eb9974c8 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-07T14:42:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_LeonardoRodriguesDaCostaMoraes.pdf: 1272462 bytes, checksum: 8e54a6d99a516e29ec0e2f63eb9974c8 (MD5) Previous issue date: 2016-02-16 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Nuclear reactor design has been classified in four generations (Gen) by the US Department of Energy (DOE), when DOE introduced the concept of generation IV reactors (Gen IV). Gen IV reactors are a class of nuclear reactor theoretical designs, currently being researched. Among the Gen IV projects, it is worth mentioning the Accelerator Driven Systems (ADS), which are sub-critical systems stabilized by stationary external sources of neutrons. These external sources of neutrons are normally generated by the collision of high-energy protons with the nuclei of heavy metal atoms located inside the reactor core. This phenomenon is termed nuclear spallation in the literature and the protons are accelerated by an accelerator which operates with part of electricity generated by the reactor. The criticality of a system maintained by fission chain reactions depends on the balance between the production of neutrons by fission and the removal by leakage and absorption of neutrons, which does not yield fission. A system is subcritical when the removal by absorption and leakage exceeds the production by fission and tends to shutdown. On the other hand, any subcritical system can be stabilized by including time-independent external sources of neutrons. The goal of this work is to determine the intensity of uniform and isotropic sources of neutrons that must be added inside all fuel regions of a subcritical system so that it becomes stabilized, generating a prescribed distribution of electric power. Therefore, a computer program has been developed in Java language to estimate the intensity of these stationary sources of neutrons that must be included in each fuel region to stabilize the subcritical system with a given power distribution prescribed by the user. The mathematical model used to achieve this goal was the one-speed, slab-geometry neutron transport equation in the discrete ordinates (SN) formulation and the conventional fine-mesh diamond difference method was applied to numerically solve the forward and adjoint SN problems. Numeric results for two typical model problems are shown to illustrate the accuracy and efficiency of the present technique. Projetos de reatores nucleares foram classificados em quatro gerações (Gen) pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos da América (DOE), quando o DOE introduziu o conceito de reatores de geração IV (Gen IV). Reatores Gen IV são um conjunto de projetos de reator nuclear, em sua maioria teóricos, atualmente sendo pesquisados. Entre os projetos Gen IV, incluem-se os projetos dos ADS ( Accelerator Driven Systems ), que são sistemas subcríticos estabilizados por fontes externas estacionárias de nêutrons. Estas fontes externas de nêutrons são normalmente geradas a partir da colisão de prótons com alta energia contra os núcleos de metais pesados presentes no núcleo do reator, fenômeno que é conhecido na literatura como spallation , e os prótons são acelerados num acelerador de partículas que é alimentado com parte da energia gerada pelo reator. A criticalidade de um sistema mantido por reações de fissão em cadeia depende do balanço entre a produção de nêutrons por fissão e a remoção por fuga pelos contornos e absorção de nêutrons. Um sistema está subcrítico quando a remoção por fuga e absorção ultrapassa a produção por fissão e, portanto, tende ao desligamento. Entretanto, qualquer sistema subcrítico pode ser estabilizado pela inclusão de fontes estacionárias de nêutrons em seu interior. O objetivo central deste trabalho é determinar as intensidades dessas fontes uniformes e isotrópicas de nêutrons, que se deve inserir em todas as regiões combustíveis do sistema, para que o mesmo estabilize-se gerando uma distribuição prescrita de potência elétrica. Diante do exposto, foi desenvolvido neste trabalho um aplicativo computacional em linguagem Java que estima as intensidades dessas fontes estacionárias de nêutrons, que devem ser inseridas em cada região combustível para que estabilizem o sistema subcrítico com uma dada distribuição de potência definida pelo usuário. Para atingir este objetivo, o modelo matemático adotado foi a equação unidimensional de transporte de nêutrons monoenergéticos na formulação de ordenadas discretas (SN) e o convencional método de malha fina diamond difference (DD) foi utilizado para resolver numericamente os problemas SN físicos e adjuntos. Resultados numéricos para dois problemas-modelos típicos são apresentados para ilustrar a acurácia e eficiência da metodologia proposta.
Databáze: OpenAIRE
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