Nghiên cứu tối ưu thay đảo nhiên liệu lò phản ứng VVER

Đối với các lò phản ứng nước nhẹ (LWRs bao gồm PWR, BWR, VVER) hiện tại, thời gian hoạt động của mỗi chu trình nhiên liệu thường là 1 năm. Sau đó lò phản ứng được dừng lại để duy tu bảo dưỡng và thay thế nhiên liệu cũ bằng các bó nhiên liệu mới trước khi bắt đầu chu trình mới. Khoảng 1/3 số bó nhiên liệu đã sử dụng sẽ được thay thế bằng các bó nhiên liệu mới. Để chuẩn bị cho một chu trình hoạt động mới, nhiệm vụ quan trọng là phải xác định cách sắp xếp các bó nhiên liệu bên trong vùng hoạt một cách tối ưu nhằm đạt được các mục tiêu về các thông số đặc trưng hạt nhân và các chỉ số an toàn lò. Những thông số đó được xác định thông qua các tính toán mô phỏng Vật lý - thủy nhiệt lò phản ứng. Quá trình xác định tối ưu cách sắp xếp các bó nhiên liệu được biết đến như là bài toán tối ưu thay đảo nhiên liệu. Đây là một bài toán đa mục tiêu rất phức tạp, trong đó có nhiều thông số đặc trưng có chiều hướng biến đổi ngược nhau.

Biên đối xứng xoay

Đề tài “Nghiên cứu tối ưu thay đảo nhiên liệu lò phản ứng VVER” do nhóm nghiên cứu Cơ quan chủ trì đề tài Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân phối hợp cùng Chủ nhiệm đề tài ThS. Trần Việt Phú cùng thực hiện nhằm Phát triển một chương trình tính toán vật lý lò áp dụng cho cấu hình lò VVER với bó nhiên liệu hình lục giác, và có khả năng ứng dụng trong bài toán tối ưu thay đảo nhiên liệu. Chương trình tính toán lò phải đảm bảo tốc độ tính toán phải nhanh do trong mỗi quá trình tìm kiếm, yêu cầu phải thực hiện các tính toán cho khoảng 10,000-100,000 cấu hình nạp tải khác nhau và các quả trình tìm kiếm như vậy phải được lặp lại nhiều lần để tiệm cận đến kết quả tối ưu toàn cục. Độ chính xác trong các tính toán phải đảm bảo ở mức chấp nhận được. Mô hình tính toán 2D với 1/6 vùng hoạt được xem xét.

Sau thời gian thực hiện, đề tài đã đạt được nhiều kết quả tốt và hoàn thành các mục tiêu đề ra. Cụ thể là:

- Hoàn thành các nội dung nghiên cứu đặt ra theo thuyết minh ban đầu.

- Phát triển được một chương trình tìm kiếm cấu hình nạp tải tối ưu cho lò VVER bằng ngôn ngữ lập trình FORTRAN. Độ chính xác và tính hiệu quả của chương trình đã được kiểm chứng thông qua tính toán bài toán chuẩn.

Trong so sánh với bài toán chuẩn, thuyết minh có đăng ký sai số nhỏ hơn 2% (sản phẩm 3, dạng II). Tuy nhiên đây có thể là nhầm lẫn do lỗi đánh máy. Vì nếu là sai số của Keff thì sai số 2% là quá lớn, còn nếu là của phân bố công suất thì sai số chấp nhận được thường là nhỏ hơn 10%. Các kết quả so sánh tính toán bằng chương trình mới và tính toán trong bài toán chuẩn: độ lệch của Keff từ 1 đến 101pcm (giữa các chương trình khác nhau trong bài toán chuẩn là 40 đến 560pcm [41]); độ lệch của phân bố công suất lớn nhất khoảng 5% (tương đương độ lệch lớn nhất của các chương trình trong bài toán chuẩn [41]). Sự sai sót trong thuyết minh đăng ký đã được trình bày và được hội đồng chấp nhận; đồng thời độ chính xác của chương trình mới cũng đã được công nhận.

- Có 5 báo cáo hội nghị trong nước [27]-[31], 1 bài báo đăng ở tạp chí quốc tế thuộc danh mục ISI (Kerntechnik) [32] và 1bài báo đăng ở tạp chí trong nước (Nuclear Science and Technology) [33].

- Tham gia đào tạo 01 tiến sỹ chuyên ngành vật lý nguyên tử với đề tài đăng ký là “Nghiên cứu tối ưu thay đảo nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân VVER”.

*Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 14064/2017) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Nguồn: Cục Thông tin KH&CN quốc gia