ความเป็นมาและจุดมุ่งหมาย

การทราบถึงปริมาณที่ถูกต้องของยูเรเนียมและไอโซโทปอื่นๆที่เหลืออยู่ภายในแท่งเชื้อเพลิงแต่ละแท่งเป็นสิ่ง สำคัญอย่างหนึ่งในการจัดแกนเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูให้มีประสิทธิภาพ ซึ่งการจะทราบปริมาณเหล่านี้จะต้องมีการ คำนวณหาการสิ้นเปลืองของแท่งเชื้อเพลิงแต่ละแท่ง (fuel element burnup) ในแต่ละแกนที่ใช้งาน โดยปกติการ คำนวณหาการสิ้นเปลืองของเชื้อเพลิงทำโดยการใช้รหัสคอมพิวเตอร์ (computer code) เป็นเครื่องมือสำคัญ ใน ปัจจุบันเครื่องปปว.-1/1 ได้มีการใช้งานมาถึงแกนหมายเลข 16 และการคำนวณหาการสิ้นเปลืองชื้อเพลิงของ เครื่องปปว.-1/1 ที่ผ่านมาได้ใช้รหัสคอมพิวเตอร์ TRIGAP ซึ่งเป็นรหัสคอมพิวเตอร์ที่ถูกพัฒนาขึ้นในประเทศสโล เวเนียในช่วงทศวรรษที่ 1980

รหัสคอมพิวเตอร์ TRIGAP จำลองเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูด้วยรูปทรงกระบอก 2 มิติ (R-Z dimension) และคำนวณ สมดุลนิวตรอนด้วยทฤษฎีการแพร่แบบ 2 กลุ่มพลังงาน(Two-group diffusion theory) การใช้แบบจำลองรูปทรง กระบอก 2 มิติของรหัสคอมพิวเตอร์ TRIGAP เป็นการประมาณเครื่องปฏิกรณ์ฯเพื่อทำให้สามารถคำนวณได้อย่าง รวดเร็วและประหยัดหน่วยความจำตามความสามารถของเครื่องคอมพิวเตอร์ในยุคที่รหัสคอมพิวเตอร์นี้ได้ถูก พัฒนาขึ้น ดังนั้นการคำนวณเครื่องปปว.-1/1 ด้วยรหัสคอมพิวเตอร์ TRIGAP จึงจำเป็นต้องมีการประมาณการรูป ร่างและส่วนประกอบหลายอย่างของเครื่อง

การประมาณแกนเครื่องปปว.-1/1 ด้วยรหัสคอมพิวเตอร์ TRIGAP

ในปัจจุบันขีดความสามารถของเครื่องคอมพิวเตอร์ได้พัฒนาไปอย่างมาก ทำให้การคำนวณเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู สามารถทำได้ในแบบ 3 มิติเสมือนจริงมากขึ้น ดังนั้นจึงได้มีแนวความคิดที่จะปรับปรุงวิธีคำนวณการสิ้นเปลืองเชื้อ เพลิงของเครื่องปปว.-1/1โดยใช้รหัสคอมพิวเตอร์ที่สามารถคำนวณแบบ 3 มิติแทนรหัสคอมพิวเตอร์ TRIGAP ประจวบกับได้มีความร่วมมือจากโครงการ FNCA โดยประเทศสมาชิกได้มีความเห็นพร้องกันที่จะปรับปรุงวิธี คำนวณแกนเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยของแต่ละประเทศสมาชิก โครงการวิจัยนี้จึงได้ริเริ่มขึ้นพร้อมกับโครงการ FNCA ในด้าน Reactor Technology โดยมีจุดประสงค์ที่จะเปลี่ยนวิธีการคำนวณการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจากการ คำนวณโดยใช้รหัสคอมพิวเตอร์ TRIGAP มาเป็นการคำนวณโดยใช้รหัสคอมพิวเตอร์แบบ 3 มิติที่ทันสมัย ซึ่งตาม โครงการ FNCA นี้ ประเทศญี่ปุ่นได้มอบรหัสคอมพิวเตอร์ SRAC และ MVP ให้แก่ประเทศสมาชิกเพื่อนำไปใช้ งาน ดังนั้นโครงการวิจัยนี้จึงมีจุดมุ่งหมายที่จะนำรหัสคอมพิวเตอร์ SRAC และ MVP มาใช้แทนรหัสคอมพิวเตอร์ TRIGAP ที่ล้าสมัย

รหัสคอมพิวเตอร์ SRAC สามารถจำลองเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูได้หลายรูปทรงรวมทั้งการจัดรูปทรงที่เป็นแบบ hexagonal อย่างแกนเครื่องปปว.-1/1 รหัสคอมพิวเตอร์ SRAC คำนวณสมการสมดุลนิวตรอนด้วยทฤษฎีการแพร่ แบบหลายกลุ่มพลังงาน(Multi-group diffusion theory) และมีความสามารถในการคำนวณเชิงนิวทรอนิกส์และการ สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากมาย ซึ่งรหัสคอมพิวเตอร์ SRAC สามารถคำนวณได้ค่อนข้างรวดเร็วจึงเหมาะที่จะนำมาใช้ ในการจัดแกนเครื่องปฏิกรณ์ที่ต้องมีการประเมินรูปแบบการจัดแกนหลายๆรูปแบบ สำหรับรหัสคอมพิวเตอร์ MVP ซึ่งใช้การคำนวณแบบมอนเตคาร์โล สามารถจำลองแกนเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูได้แทบรูปแบบและสามารถคำนวณ แบบพลังงานต่อเนื่องได้ รหัสคอมพิวเตอร์ MVPมีความสามารถและความถูกต้องสูงมากแต่ใช้เวลาในการคำนวณ สูงมาก จึงเหมาะกับการใช้ประเมินอย่างละเอียด

การสร้างแบบจำลองแกนเครื่องปปว.-1/1

ขั้นตอนการดำเนินการ

โครงการนี้ประกอบไปด้วยขั้นตอนการดำเนินการหลักดังนี้

1. รวบรวมข้อมูลสำหรับการคำนวณเชิงนิวทรอนิกส์ของแกนเครื่องปปว-1/1 ตั้งแต่แกนหมายเลข 1 ถึงแกน ปัจจุบัน
2. คำนวณหาสัดส่วนทางอะตอมของวัสดุแต่ละชนิดที่อยู่ในแกนเครื่องปปว-1/1
3. ออกแบบและสร้างแบบจำลองของเครื่องปปว.-1/1 ด้วยรหัสคอมพิวเตอร์ SRAC และ MVP
4. คำนวณแบบจำลองที่สร้างขึ้นด้วยรหัสคอมพิวเตอร์ SRAC และ MVP ตั้งแต่แกนหมายเลข 1 ถึงแกน ปัจจุบัน
5. เปรียบเทียบผลการคำนวณที่ได้จากรหัสคอมพิวเตอร์ SRAC และ MVP
6. สรุปผลและจัดทำเอกสารทางเทคนิคในการสร้างแบบจำลองและการคำนวณการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงของ เครื่องปปว.-1/1

ผลที่คาดว่าจะได้รับ

1. ผลการคำนวณการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงของแท่งเชื้อเพลิงแต่ละแท่งที่มีความแม่นยำมากขึ้น
2. สร้างองค์ความรู้ด้านการสร้างแบบจำลองและการคำนวณการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่ทันสมัย