نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سیده لیلا میرمحمدی ¹
• سیدجابر صفدری ²
• محمدحسن ملاح ³
• فرزانه اعزازی ¹

¹ پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، صندوق پستی 8486-1165، تهران، ایران

² عضو هیات علمی پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

³ عضو هئیت علمی پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای سازمان انرژی اتمی ایران

چکیده

چکیده: در سال اول بارگذاری سوخت راکتورهای هسته‌ای قدرت از اورانیوم غنی‌شده با سطوح مختلف استفاده می‌شود (در یک نوع راکتور VVER-1000 سطوح غنا 0/4، 6/3، 3/3، 0/3، 4/2، 2/2 و 3/1 درصد می‌باشند). در این کار برای تولید اورانیوم غنی‌شده از دو روش موازی یکی با استفاده از آبشارهای مربعی و دیگری با استفاده از آبشارهای مخروطی متقارن استفاده شده است. جهت طراحی و بهینه‌سازی آبشارها کدهای محاسباتی توسعه داده شده است و از روش فرا ابتکاری PSO برای بهینه‌سازی استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد: 1- در صورت استفاده از آبشارهای مربعی امکان تولید مستقیم تمام اورانیوم غنی‌شده با سطوح مختلف وجود دارد و نیازی به داشتن واحد اختلاط در تاسیسات غنی‌سازی نمی‌باشد، 2- در صورت استفاده از آبشارهای مخروطی امکان تولید غیرمستقیم تمام اورانیوم غنی‌شده با سطوح مختلف برای سال اول فقط با داشتن واحد اختلاط در تاسیسات غنی‌سازی مقدور است، 3- تعداد کل سانتریفیوژ‌ها/ آبشارها استفاده شده برای تولید اورانیوم غنی‌شده در مقایسه با آبشارهای مربعی حدود 22-39 درصد کاهش را نشان می‌دهد. 4- در صورت استفاده از سانتریفیوژهای گازی با ظرفیت جداسازی بالا در آبشارهای مربعی و مخروطی، تعداد کل ماشین‌های سانتریفیوژ مورد نیاز برای تولید اورانیوم غنی‌شده سوخت به هم نزدیک می‌شود.

کلیدواژه‌ها

• آبشارهای مخروطی
• آبشارهای مربعی
• سوخت راکتور قدرت در اولین سال
• الگوریتم بهینه‌سازی PSO

موضوعات

• چرخه سوخت هسته‌ای و مواد سوختی

عنوان مقاله [English]

The elimination of the mixing unit in the enrichment facility and the production of enriched uranium for the first cycle of a nuclear power reactor using optimal square cascades

نویسندگان [English]

• Seyedeh Leila Mirmohammadi ¹
• Seyede Jaber Safdari ²
• Mohammad Hassan Mallah ³
• Farzaneh Ezazi ¹

¹ Nuclear Fuel cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Atomic Energy Organization, P.O. Box: 11365-8486, Tehran, Iran

² Member of the scientific faculty of the Research Institute of Nuclear Sciences and Technologies

³ Member of the Faculty of Nuclear Science and Technology Research Institute of the Atomic Energy Organization of Iran

چکیده [English]

In the first year of fuel loading of nuclear power reactors, uranium enriched at different levels is used (in the type of VVER-1000 reactor, the levels of enrichment are 4.0, 3.6, 3.3, 0.3, 2.4, 2.2, and 1.3%). In this work, for the production of enriched uranium in the first cycle, two parallel methods have been used, one using square cascades and the other using symmetrical tapered cascades. Computational codes have been developed for the design and optimization of the cascades. The meta-heuristic PSO method has been used for optimization. The results show that: 1. if square cascades are used, it is possible to directly produce all uranium enriched with different levels; 2. if tapered cascades are used, it is possible to produce all uranium indirectly, and uranium enrichment at different levels is only possible with a mixing unit in the enrichment facility; 3. The total number of centrifuges or cascades used to produce enriched uranium shows a reduction of about 22–39% compared to the square cascades. 4. If gas centrifuges with high separation capacities are used in square and tapered cascades, the total number of gas centrifuges required for the production of enriched uranium will be close.

کلیدواژه‌ها [English]

• Tapered cascades
• Square cascades
• Power reactor fuel in the first cycle
• PSO optimization algorithm