مدل‌سازی فرآیند رادیولیز گاما در راکتورهای هسته‌ای آب سبک و آب سنگین

Abstract

در رآکتورهای خنک‌کننده و کندکننده آبی در طول عملیات عادی، رادیولیز منبع تولید هیدروژن، دوتریم و اکسیژن و هیدروژن(دوتریم) پراکساید است. مدل‌سازی پدیده رادیولیز از دیدگاه ایمنی برای پیش‌بینی تولید ترکیبات خورنده یا قابل‌ انفجار مهم است. در این مطالعه مدل رادیولیز گاما برای آب سبک و آب سنگین توسعه داده شد و ode15s به‌عنوان حلگر مناسب مدل انتخاب شد. نتایج اعتبار سنجی مدل توسعه داده‌شده خطای کمتر از 5% را نشان می‌دهد. اثر دوز جذبی در محدوده 5/0 تا 100، دما ( در محدوده 20 تا oC 70) و هم‌چنین اثر غلظت اولیه هیدروژن(دوتریم) (در محدوده صفر تا ppb 50) برای آب سبک و آب سنگین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که رادیولیز گاما بر آب سبک نسبت به آب سنگین اثرات بیشتری دارد و نرخ تغییرات غلظت ترکیبات اکسنده اکسیژن و هیدروژن(دوتریم) پراکساید کمتر از نرخ تغییرات غلظت هیدروژن (دوتریم) است. بیشترین تفاوت بین غلظت نهایی هیدروژن و دوتریم در دوز جذبی Gy/S 10 می‌باشد که غلظت هیدروژن تولیدی 5/3 برابر بیشتر از دوتریم تولیدی ناشی از رادیولیز است. با افزایش دما از 20 تا oC 70 ، مقدار غلظت ترکیبات تولیدی پایدار از رادیولیز به میزان حداکثر 70% در مورد هیدروژن و حداکثر 50% در مورد دوتریم کاهش می‌یابد. با افرایش غلظت هیدروژن (دوتریم) اولیه همواره غلظت اجزای اکسنده (اکسیژن، هیدروژن(/دوتریم) پراکساید) کاهش می‌یابد. اما نمودار هیدروژن (دوتریم) تولیدی دارای یک حد بهینه (ppb 20 در مورد هیدروژن و ppb 10 در مورد دوتریم می‌باشد. بنابراین با کنترل میزان دوز جذبی، دما و غلظت اولیه هیدروژن بر روی مقدار بهینه می‌توان از خوردگی ناشی از تولید اکسیدکننده‌ها و هم‌چنین انفجار هیدروژن (دوتریم) جلوگیری کرد.

Keywords

• رادیولیز
• مدل‌سازی
• حلگر ode15s
• هیدروژن
• دوتریم
• نرخ دوز جذبی