نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده راکتور /گروه راکتور

2 دانشجو

3 گروه فیزیک، پیام نور مشهد، ایران

4 هیات علمی

10.24200/nst.2021.780.1524

چکیده

هدف از این تحقیق، طراحی یک جعبه مناسب جهت پرتودهی سنگ‌های جواهراتی توپاز و بهبود پارامترهای نوترونی آن با حفظ شرایط لازم جهت خنک شوندگی آنها در راکتور تحقیقاتی تهران است. در این راستا با تعریف فیلتر نوترونی مناسب و شبیه سازی جعبه پرتودهی با استفاده از کد MCNPX2.7 در چیدمان قلب، پارامترهای نوترونی قلب محاسبه و بهترین هندسه جهت محاسبات دمایی انتخاب گردید. سپس اجزاء مختلف کانال و جعبه پرتودهی در نرم افزار Solidworks شبیه سازی و با استفاده از افزونه Flow Simulation آن، محاسبات حرارتی مسئله اجرا شد. نتایج نشان داد که حضور آب در کانال پرتودهی و جعبه سنگها، با اینکه خنک سازی مناسبی برای سنگ‌های توپاز فراهم می‌سازد، اما به دلیل کند کردن نوترونهای حرارتی موجب اکتیو شدن شدید آنها می‌گردد. در حالی که با استفاده از یک لوپ بسته مستقل از آب استخر راکتور و بکارگیری سیالی گازی مانند هوا، میزان شار نوترونهای حرارتی و در نتیجه اکتیویته سنگها کاهش می‌یابد. همچنین نتایج نشان داد که در این حالت با انتخاب سرعت مناسب سیال و تنظیم توان قلب، می‌توان شرایط قابل قبولی جهت پرتودهی طولانی مدت و ایمن سنگها را فراهم نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design of irradiation box of topaz stones and its neutronic and thermal analysis in Tehran Research Reactor

نویسندگان [English]

  • Masoud Amin Mozafari 1
  • Zahra Zarei 2
  • Saeed Mohammadi 3
  • Mostafa Hasanzadeh 4

1 Faculty memberNSTRI

2 Student

3 Physics department, Payam Nour University, Mashhad, Iran

4 Reactor and Nuclear Safety Research School, NSTRI, Tehran, Iran

چکیده [English]

The purpose of this paper is to design a suitable irradiation box of topaz stones and to improve the neutronic parameters by maintaining necessary conditions for their cooling in in Tehran Research Reactor (TRR). In this way, by defining an appropriate neutron filter and simulating the irradiation box in the TRR core with MCNPX2.7 code, the neutronic parameters of the core are calculated and the best configuration is selected. Then, various components of irradiation channel are simulated using the Solidworks software and using the Flow Simulation plug-in, thermal calculations are performed. The results showed that although presence of water in the irradiation channel and topaz box results in good cooling condition for topaz stones, but due to the slowing down of thermal neutrons, it causes intense activation of the stones. However, by using a closed loop independent of the reactor pool water and using a gaseous fluid such as air, the thermal neutron flux and consequently the activity of the stones is reduced. Moreover, the results demonstrated that in this case, by selecting the appropriate fluid velocity and adjusting the core power, acceptable conditions can be provided for long-term and safe irradiation of stones.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Neutronic and thermal analysis
  • Solidworks
  • MCNPX
  • Topaz stone
  • Tehran Research Reactor