Kết quả thực hiện đề tài cấp Cơ sở “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của dòng nơtron lên thùng lò phản ứng VVER”

Đề tài khoa học và công nghệ cấp cơ sở: “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của dòng nơtron lên thùng lò phản ứng VVER” do ThS. Nguyễn Hữu Tiệp làm chủ nhiệm được phê duyệt giao thực hiện trong thời gian 1 năm từ 1/2017 đến 12/2017 với tổng kinh phí là 60 triệu đồng.

       Công nghệ lò phản ứng VVER của Nga với các phiên bản VVER-1000/V320, VVER1000/V392 và VVER1200/V491 là thế hệ lò phản ứng hạt nhân hiện đại, an toàn, được ưu tiên lựa chọn cho các dự án điện hạt nhân hiện nay. Việc khảo sát các đặc tính chịu bức xạ của từng loại vỏ thùng ứng với các phiên bản trên có thể góp phần vào đánh giá và lựa chọn công nghệ cho dự án điện hạt nhân. Kết quả tính toán cho các phiên bản lò VVER khác nhau có thể so sánh với nhau và so sánh với các công bố quốc tế. Trong giai đoạn hiện nay khi dự án điện hạt nhân Ninh Thuận tạm dừng, ý nghĩa thực tiễn của đề tài có thể được áp dụng trong các tính toán phân bố trường nơtron, trường liều cho các lò loại nhỏ, lò nghiên cứu, các hệ thiết bị thực nghiệm có chứa nguồn nơtron, phòng máy gia tốc, phòng chuẩn,... để có thể đưa ra khuyến cáo, chuẩn hóa các kết quả đo đạc thực nghiệm. Ngoài ra, còn có thể đưa ra các dự đoán và tính toán che chắn an toàn cho khu vực phóng xạ cao. Để thực hiện được mục tiêu này, nhóm tác giả đã đề xuất và thực hiện các nội dung như sau:

- Xây dựng mô hình vùng hoạt và vỏ thùng lò cho phiên bản VVER-1000/V320, V392 và phiên bản VVER-1200/V491;

- Khảo sát phân bố thông lượng nơtron lớn nhất trên vỏ thùng lò của các bên bản V320, V392, V491;

- Đánh giá và so sánh kết quả xác định vùng thông lượng lớn nhất giữa các phiên bản VVER;

- Tổng hợp, đánh giá và so sánh các kết quả tính toán với một số bài báo quốc tế đã công bố;

- Đánh giá, phân tích sự ảnh hưởng của dòng nơtron lên thùng lò phản ứng V491.

       Trong đề tài này, việc khảo sát phân bố thông lượng nơtron và tốc độ chuyển dịch nguyên tử DPA (displacement per atom) trên các vỏ thùng lò VVER-1000/V320, V392 và V491 được thực hiện bằng việc sử dụng chương trình MCNP5. Mục đích là thiết lập phương pháp tính toán tốc độ DPA để khảo sát tác động của bức xạ tới vỏ thùng lò. Trong tính toán và mô phỏng dùng MCNP5, kỹ thuật WWT (weight window technique) đã được áp dụng với mục đích tăng tính chính xác đối với các kết quả tính toán DPA và phân bố thông lượng nơtron trên vỏ thùng lò. Kết quả tính toán đã chỉ ra thông lượng và DPA đạt lớn nhất tại các vị trí gần với bó nhiên liệu và ở trong khoảng vài milimet đầu tiên trên bề dày của vỏ thùng lò. Một số kết quả chính thu được như sau:

- Kỹ thuật WWT đã được áp dụng nhằm giảm sai số thống kê trong các tính toán dùng MCNP5. Sai số khi tính toán FMESH (Phương pháp lấy tally theo lưới toàn bộ không gian) đã giảm từ 0.1 tới 0.035;

- Thông lượng và tốc độ DPA lớn nhất trên vỏ thùng lò được tìm thấy tại vị trí giữa vùng hoạt theo chiều cao và tại các góc phương vị gần với bó nhiên liệu nhất do nhiệt độ thanh nhiên liệu đã được đồng nhất hóa theo chiều cao của vùng hoạt. Thông lượng nơtron và tốc độ DPA lớn nhất được tìm thấy tại những milimet đầu tiên trên bề dày của vỏ thùng lò.

- Tốc dộ DPA theo năng lượng nơtron đã được khảo sát, tốc độ DPA được khảo sát theo các vị trí khác nhau trên bề dày của vỏ thùng lò phản ứng (mặt trong, mặt ¼ bề dầy và mặt ngoài của vỏ thùng lò) của lò VVER-1200/V491. Kết quả cho thấy tốc độ DPA giảm từ mặt trong ra mặt ngoài của vỏ thùng lò, sự đóng góp chủ yếu tới tốc độ DPA là từ nơron cộng hưởng và nơtron nhanh (96.3% tại mặt trong vỏ thùng lò và 95.8% tại mặt ¼ bề dày của vỏ thùng lò.

       Kết quả nghiên cứu đã được trình bày trong 01 báo cáo tại Hội nghị Khoa học và Công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ 12 năm 2017 và đạt giải Best paper; 01 bài báo được đăng trên tạp chí Nuclear Science and Technology. Tuy nhiên các kết quả tính toán mới chỉ xét tới đầu chu trình nhiên liệu mà chưa xét tới các thời điểm khác trong chu trình cháy (cuối chu trình 1, đầu chu trình 2,…) vì vậy, ở các nghiên cứu tiếp theo cần kết hợp với các chương trình tính toán cháy để có thể có kết quả tổng quát hơn. Ngoài ra, nhóm tác giả mới chỉ áp dụng một kỹ thuật giảm sai số đơn thuần nên kết quả vẫn cần cải tiến thêm, sự kết hợp giữa một số kỹ thuật giảm sai số khác nhau cần được áp dụng để tăng độ tính chính xác của kết quả. Cần thiết có thêm đề tài sử dụng chương trình tính toán khác và cơ sở dữ liệu hạt nhân khác để kiểm chứng các kết quả tính toán. Đề tài đã được nghiệm thu chính thức ngày 25/5/2018 và được đánh giá loại tốt. Nhóm thực hiện đề tài đang hoàn tất các thủ tục để thanh lý hợp đồng.

Phòng Kế hoạch và Hợp tác quốc tế

Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân