Analiza kritičnosti bazena za iztrošeno gorivo reaktorja TRIGA: disertacija

V disertaciji je opisana kritična analiza bazenskega skladišča za izrabljeno gorivo raziskovalnega reaktorja TRIGA Instituta Jozef Stefan v Ljubljani. Za analizo problema je bila izbrana metoda Monte Carlo. lzračuni kritičnosti so bili narejeni s programskim paketom MCNP4A s pomočjo knjižnic presekov ENDF/B-IV, ENDF/B-V in ENDF/B-VI, za izračune izotopske sestave zgorelega goriva pa je bil uporabljen računalniški program WIMS. V začetku je najprej na kratko opisan reaktor, gorivo in bazensko skladišče, nato pa predstavljen izračun kritičnosti z metodo Monte Carlo s programskim paketom MCNP4A. Z njim je bil narejen natančen tridimenzionalni model bazena, stojala, gorivnih elementov in absorpcijskih palic. V uvodni oceni kritičnosti je opisan vpliv gostote in višine vode v bazenskem skladišču, števila gorivnih elementov in mrežnega razmika za pogosti gorivi reaktorjev TRIGA: standardno gorivo z 12 ut % urana z 20 % obogatitvijo in zastrupljeno gorivo FLIP z 8.5 ut % urana s 70 % obogatitvijo. Rezultati kažejo, da bi ob nesreči, pri kateri bi stojalo razpadlo in bi se sveži a že obsevani gorivni elementi približali, lahko prišlo do nadkritičnosti bazenskega skladišča. Zato je v nadaljevanju raziskana možnost vstavitve absorpcijskih palic med gorivne elemente, ki bi tudi ob nepredvidenem premeglanju in približevanju gorivnih elementov zagotavljali podkritičnost bazenskega skladišča. Pri tem so opisani različni absorpcijski materiali, njihova koncentracija in design absorpcijskih palic ter kako na kritičnost vpliva število absorpcijskih palic ter njihove enakomerne ali naključne razporeditve z različnimi razmiki. Ob tem so bile za kvadratne in heksagonalne razporeditve gorivnih elementov ter absorpcijskih palic posnete funkcije verjetnostne gostote in izračunane verjetnosti za nadkritičnost pri izbranih številih absorpcijskih palic. Rezultati kažejo, da lahko dodane absorpijske palice primemo znižajo verjetnost za nadkritičnost ob predvideni nesreči in hkrati povečajo kapaciteto skladišča, ne da bi prekoračili varnostne zahteve. Na koncu je opisan še vpliv zgorelosti gorivnih elementov na kritičnost bazena za enega od modelov zgorelosti in nekaj primerov porazdelitve nevtronskega fluksa za različna mesta v skladiščnem stojalu, za različne razmike in različna števila absorpcijskih palic.