بررسی توزیع انرژی الکترون در پلاسمای چند مؤلفه‌ای در فاصله‌ی بین غلاف و سوخت هسته‌ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه پیام نور تهران، صندوق پستی: 1953633511، تهران ـ ایران

2 گروه مهندسی هسته ای، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، صندوق پستی: 1477893855، تهران ـ ایران

چکیده

با استفاده از معادله‌ی فوکر- پلانک به بررسی تابع توزیع انرژی الکترون در فاصله‌ی بین غلاف و سوخت در رآکتور هسته‌ای 1000VVER- بوشهر پرداخته شد. در این راستا، با استفاده از روش حل عددی رونژ- کوتا معادله‌ی فوکر- پلانک حل شده و رفتار غیرتعادلی الکترون‌های عبوری در فاصله‌ی بین غلاف و سوخت تحلیل شد. برای بالا بردن دقت کار از زبان برنامه‌نویسی ++C استفاده شد. هم‌چنین با به کارگیری کد مونت‌کارلو 4GEANT، واکنش شکافت هسته‌ای در میله‌ی سوخت شبیه‌سازی شده و تابع توزیع انرژی الکترون در فاصله‌ی بین غلاف و سوخت هسته‌ای به دست آمد. نتایج نشان داد که اغلب الکترون‌ها در این ناحیه گرمایی بوده و تابع توزیع انرژی آن‌ها از تابع توزیع ماکسول دور است. هم‌چنین به بررسی اثر گاز کریپتون بر تابع توزیع انرژی الکترون‌ پرداخته و ملاحظه شد که گاز کریپتون اثر ناچیزی بر تابع توزیع الکترون‌ها دارد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation on Electron Energy Distribution in Multi- Component Plasma in Nuclear Fuel Rod Gap

نویسندگان [English]

  • Fereshteh Golian 1
  • Ali Pazirandeh 2
  • Saeid Mohammadi 1
چکیده [English]

 The electron energy distribution function in fuel rod gap of Busheher’s VVER-1000 nuclear reactor was investigated using the Fokker-Planck equation. In this regard, the Fokker-Planck equation was solved by using the Runge-Kutta numerical method, and the non-equilibrium behavior of electrons passing through the gap, as an absorbing medium, was evaluated and analyzed. The programming language C++ was employed to acquire high accuracy. Besides, by utilizing the Monte Carlo GEANT4 code, the fission reaction in the fuel rod was simulated and the energy distribution of electron was calculated. Furthermore, it was found that most of the electrons are essentially thermal in the fuel rod gap and the electrons energy distribution is far from Maxwellian distribution. Also, the krypton effect on the energy distribution of electron was investigated. One of the outstanding points that should be mentioned here is that the krypton has no significant effect on the energy distribution function of electrons in the fuel rod gap.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electron Energy Distribution
  • Multi-Component Plasma
  • Nuclear Fuel Rod Gap
  • VVER-1000 Nuclear Reactor

1. N. Tsoulfanidis, Measurement and Detection of Radiation, Hemispher Pub. Corp (1983).

2. H.A. Hasssan, J. Deese, The Electron Boltzmann Equation in a Plasma Generated by Fission Products, U.S. National Aeronautics and Space Administration, Washington (1974).

3. R.H. Lo, G.H. Miley, Electron Energy Distribution in Helium Plasma Created by Nuclear Radiations, IEEE T Plasma Sci, PS-2 (1974).

4. J. Deese, H.A. Hassan, Analysis of Plasma Generated by Fission Fragments, U.S. National Aeronautics and Space Administration, Washington (1976).

5. A.P. Budnik, Yu.V. Sokolov, A.S. Vakulovskiy, Mathematical Simulation of the Space-Time Evolution of Fission Fragment Plasma Tracks, Hyperfine Interactions, 88 (1994) 185-192.

6. G.L. Branglia, A Note on the Monte Carlo Simulations of Non-Equilibrium Electron Energy Distributions, Contrib, Plasma Phys, 25 (1985) 567-572.
7. Kazuaki WAGATSUMA, Emission Spectroscopic Study on Gas-Gas Interactions in Glow Discharge Plasmas Using Several Binary Gas Mixtures, Analytical Sciences, 26 (2010).

8. H. Risken, The Fokker-Planck Equation, 2th Edition, Springer (1988).

9. D. Horvath, A. Vertes, Hand Book of Nuclear Chemistry, 2th Edition, Springer, (2011) 374-379.

10. K.S. Krane, Introductory Nuclear Physics, John Wiley and Sons, New York, United States (1988) 195-198.

11. D. Diver, A Plasma Formulary for Physics, Technology and Astrophysics, WILEY-VCH (2011) 79-80.

12. A.A. Fridman, L.A. Kennedy, Plasma Physics and Engineering, Taylor & Francis (2004).

13. U.S. NRC Regulatory Guide, No.1, 183 (2009) 428.