توصيفگر ها :
آسيب تابش , جاذب نوترون , ميله كنترل , تورم , هليوم , بور
چكيده فارسي :
نوترونها، بهعنوان يكي از عوامل اصلي در رآكتورهاي هستهاي، از طريق واكنشهاي هستهاي توليد شده و با ايجاد تغييرات فيزيكي و شيميايي در مواد، اهميت بسزايي دارند. ازآنجاييكه اجزاي رآكتور بهطور مداوم در معرض تابش نوتروني قرار دارند، ساختار آنها پيشوپس از تابش دستخوش تغيير ميشود. بررسي اين تغييرات رفتاري براي ارزيابي يكپارچگي و عملكرد صحيح اجزاي رآكتور ضروري است. عيوبي نظير تهيجاييها، خوشهها، تركها، حلقهها، نابجاييها و تخلخلها از جمله تغييرات ساختاري هستند كه در آلياژها پس از تابش مشاهده ميشوند و هر يك، خواص مكانيكي متفاوتي را ايجاد ميكنند. علاوه بر عيوب بيان شده درصورتيكه انرژي نوترونها از آستانه انرژي واكنش هستهاي فراتر رود، واكنش هستهاي رخداده و تركيب شيميايي عناصر تغيير ميكند.
در رآكتور بوشهر، ميلههاي كنترل حاوي جاذب بور، از اجزاي حياتي قلب رآكتور هستند كه براي كنترل توان يا خاموشي سريع رآكتور به كار ميروند. تابش نوترون به ماده جاذب، علاوه بر ايجاد آسيب جابجايي، باعث توليد هليوم نيز ميشود. توليد هليوم منجر به ايجاد نقصهاي بيننشيني شده و اتمهاي هليوم در فضاهاي خالي شبكه كريستالي انباشته ميشوند. اين انباشتگي باعث تورم و شكست در ماده شده و در نهايت عمر قطعات را كاهش داده و ايمني رآكتور را به خطر مياندازد. بنابراين، محاسبه دقيق ميزان آسيب ناشي از تابش براي تضمين ايمني و عملكرد قابل اعتماد ميلههاي كنترل ضروري است. اين پايان نامه به بررسي بيشيته نرخ توليد هليوم در ميلههاي كنترل با استفاده از كد Mcnpو محاسبه تورم قطري و حجمي كه تحت تأثير پارامترهايي مثل برناپ و دما هستند پرداخته است. همچنين آسيب تابشي به كمك كد SPECTER بررسي شده است و آسيب تابش به روش arc-dpa محاسبه شده است. اين محاسبات براي سه چگالي تئوري 67% و 84% و 96% انجام شده تا تأثير چگالي بر پارامتر آسيب و اثرات تابش قابل مقايسه باشد. همانطور كه انتظار ميرفت ميلههاي كنترل رآكتور بوشهر با چگالي تئوري 67% بهترين چگالي از نظر كاهش تورم بود و در اين چگالي dpa نيز پايينتر از بقيه چگاليها بود.
چكيده انگليسي :
Neutrons, as one of the main factors in nuclear reactors, are produced through nuclear reactions and play a significant role by causing physical and chemical changes in materials. Since reactor components are continuously exposed to neutron radiation, their structure undergoes changes both before and after exposure. Studying these behavioral changes is essential for evaluating the integrity and proper functioning of reactor components. Defects such as voids, clusters, cracks, loops, dislocations, and porosities are among the structural changes observed in alloys after irradiation, each of which results in different mechanical properties. Moreover, if the energy of the neutrons exceeds the threshold of nuclear reaction energy, a nuclear reaction occurs, altering the chemical composition of the elements.
In the Bushehr reactor, control rods containing boron absorbent are vital components of the reactor core that are used to control power or achieve rapid shutdown of the reactor. Neutron radiation on the absorbent material, apart from causing displacement damage, also leads to helium production. Helium generation results in the formation of intragranular defects, with helium atoms accumulating in the voids of the crystal lattice. This accumulation causes swelling and failure in the material, ultimately reducing the lifespan of the components and jeopardizing reactor safety. Therefore, accurately calculating the extent of radiation damage is essential to ensure the safety and reliable performance of the control rods. This thesis examines the helium production rate in control rods using the MCNP code and calculates the axial and volumetric swelling under the influence of parameters such as burnup and temperature. Additionally, radiation damage is investigated using the SPECTER code, and the radiation damage is calculated using the arc-dpa method. These calculations were performed for three theoretical densities of 67%, 84%, and 96% to compare the effects of density on damage parameters and radiation effects. As expected, the control rods of the Bushehr reactor with a theoretical density of 67% showed the best density concerning reduced swelling, and at this density, the dpa was also lower than that of the other densities.
