Kết quả thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu khoa học và công nghệ cấp Bộ năm 2014-2015 do ThS Trần Việt Phú làm chủ nhiệm

       Tại Việt Nam, dự án điện hạt nhân đầu tiên ở Ninh Thuận dự kiến sẽ lựa chọn công nghệ lò VVER để xây dựng. Đây là công nghệ lò phản ứng nước áp lực của Nga được phát triển từ những năm đầu thập niên 70 và đang được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới. Việc đi sâu tìm hiểu, nghiên cứu và tính toán vật lý lò VVER là rất cần thiết để phục vụ cho chương trình phát triển điện hạt nhân của nước nhà.

       Tuy nhiên, việc nghiên cứu về các đặc trưng neutron trong vùng hoạt lò phản ứng nói chung và lò VVER nói riêng ở nước ta còn rất ít và chưa mang tính hệ thống. Do đó, một nghiên cứu quy mô cho lò VVER là rất cần thiết. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu và sử dụng các chương trình tính toán thu được trong thời gian qua của Trung tâm Năng lượng hạt nhân (TT NLHN), chúng tôi đã đề xuất và xây dựng một đề tài có quy mô lớn hơn và hướng vào mục tiêu cụ thể là lò VVER-1000. Qua đó, chúng tôi tin rằng có thể nâng cao được năng lực nghiên cứu của Trung tâm, hiểu sâu hơn về các đặc trưng neutron của đối tượng lò VVER, từ đó có khả năng tham gia vào các nghiên cứu, đánh giá thẩm định đối với đối tượng lò này và phục vụ cho dự án điện hạt nhân. 

       Trong đề tài cấp bộ 2014-2015: “Tính toán một số các đặc trưng neutron của vùng hoạt lò phản ứng VVER-1000”, chúng tôi đã thực hiện tính toán các đặc trưng neutron của các loại thanh nhiên liệu, bó thanh nhiên liệu và toàn vùng hoạt với 8 chu trình nạp tải của lò VVER-1000/V392. Hai chương trình tính toán mạnh với 2 phương pháp khác nhau là phương pháp tất định (SRAC) và phương pháp Monte Carlo (MCNP5) đã được sử dụng. Mỗi chương trình đều có các ưu và nhược điểm riêng và việc so sánh các kết quả sẽ cũng có thể giúp ta đánh giá được khả năng tính toán của người dùng cũng như chương trình.

       Các tính toán cho thanh nhiên liệu cho thấy sự khác nhau của hệ số nhân vô hạn, phổ neutron, các loại tiết diện đối với các thanh có độ giàu khác nhau và với thanh chứa Gadolium. Sự khác nhau này góp phần làm phẳng phân bố công suất trong bó và làm giảm độ phản ứng dự trữ khi mới nạp tải. Với các bó nhiên liệu, việc tính toán bằng cả SRAC và MCNP5 cho kết quả có sai khác rất nhỏ đối với hệ số nhân vô hạn. Sự khác nhau này là do phương pháp tính cũng như thư viện số liệu sử dụng, tuy nhiên nó cũng thể hiện được độ tin cậy của cả 2 công cụ và phương pháp tính toán. Các tính toán cho phổ neutron cũng như phân bố công suất cũng được thực hiện và cho thấy phân bố công suất khá đồng đều bên trong bó nhiên liệu. Các tính toán này cho ta biết được các đặc trưng neutron của thanh và bó nhiên liệu lò VVER-1000/V392, đồng thời cũng thu được các hằng số nhóm để phục vụ cho tính toán toàn lò và tính cháy bằng chương trình SRAC.

       Nghiên cứu các đặc trưng neutron trong các chu trình nạp tải cũng được thực hiện và cho kết quả phù hợp với các giá trị tham khảo. Một số sai khác cũng được nêu ra, phân tích và cho thấy các kết quả tính toán được là hợp lý. Tính toán thời gian vận hành của các chu trình và độ sâu cháy cực đại của các bó nhiên liệu tại cuối các chu trình trùng với giá trị trong báo cáo phân tích an toàn của lò VVER-1000/V392. Phân bố công suất được tính toán và ta cũng nhận thấy càng về cuối chu trình, phân bố công suất càng đồng đều theo chiều bán kính và vị trí đỉnh công suất càng lệch ra các bó nhiên liệu phía ngoài.

Sự thay đổi của hệ số nhân neutron hiệu dụng (K_eff) theo thời gian vận hành của các chu trình (CT)

       Bên cạnh đó, một số đặc trưng tinh tế của vùng hoạt trong các chu trình vận hành cũng được nghiên cứu như phản hồi độ phản ứng theo nhiệt độ chất làm chậm và nhiên liệu, hiệu ứng thanh điều khiển và hệ số neutron trễ…

       Như vậy, việc nghiên cứu và tính toán một số đặc trưng neutron của vùng hoạt lò phản ứng VVER-1000/V392 đã được chúng tôi hoàn thành. So sánh kết quả thu được với tài liệu tham khảo và các chương trình với nhau đã cho thấy đây là các kết quả đáng tin cậy. Các kết quả này cũng đã được công bố thông qua 2 báo cáo tại hội nghị hạt nhân toàn quốc, 1 bài báo trong nước và 1 bài báo quốc tế. Qua đó, có thể khẳng định được năng lực của các cán bộ trong TT NLHN trong việc nghiên cứu vật lý lò phản ứng hạt nhân, làm chủ được các chương trình tính toán SRAC và MCNP, xây dựng được bộ input và có khả năng tính toán chính xác các đặc trưng vật lý của lò VVER.

       Trong thời gian tới, các nghiên cứu cho lò VVER-1200/V491, các nghiên cứu về động học lò phản ứng hạt nhân, tính toán tối ưu nạp tải, nghiên cứu kết hợp vật lý - thủy nhiệt… sẽ được chúng tôi tiếp tục thực hiện. Ngoài ra, với năng lực hiện có, chúng tôi cũng mong rằng sẽ được tham gia vào quá trình thẩm tra đánh giá công nghệ lò VVER nói riêng và các loại công nghệ lò phản ứng hạt nhân khác, để có thể đóng góp khả năng của mình cho công nghệ điện hạt nhân của nước nhà.

Trần Việt Phú

Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân