Luận án: Độ nhạy và bất định dữ liệu hạt nhân trong phân tích lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt

Luận án: Dau duc tu study on sensitivity and uncertainty of nuclear data in kinetic parameters and criticality analyses for a core configuration with 92 low enr

Trường ĐH

Vietnam Atomic Energy Institute

Tác giả

Luan An

Thể loại

luận án tiến sĩ

Năm xuất bản

Số trang

191

Thời gian đọc

29 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

50 Point

Tổng quan nhanh

Chủ đề:
Tối ưu hóa an toàn lò Đà Lạt: Đánh giá dữ liệu hạt nhân
Số trang:
191 trang
Trường:
Vietnam Atomic Energy Institute
Chuyên ngành:
Vật lý nguyên tử và hạt nhân
Tác giả:
Năm:

Tóm tắt nội dung luận án

I.Tối ưu hóa an toàn lò Đà Lạt Đánh giá dữ liệu hạt nhân

Nghiên cứu này tập trung vào phân tích độ nhạy và bất định của dữ liệu hạt nhân cho lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Mục tiêu chính là đánh giá các thông số động học và tới hạn. Cấu hình lõi lò được xem xét có 92 bó nhiên liệu uranium độ giàu thấp. Việc hiểu rõ độ nhạy và bất định của dữ liệu hạt nhân là cực kỳ quan trọng. Nó đảm bảo an toàn vận hành lò phản ứng. Nó cũng cải thiện độ chính xác của các mô hình vật lý lò. Các phép đo thực nghiệm đã được sử dụng để kiểm định kết quả. Điều này giúp tăng cường độ tin cậy của phân tích. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin giá trị. Thông tin này hỗ trợ các nhà vận hành và thiết kế lò phản ứng. Nó giúp ra quyết định tốt hơn về an toàn và hiệu suất. Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt là một cơ sở nghiên cứu quan trọng. Việc tối ưu hóa vận hành lò là ưu tiên hàng đầu. Phân tích này đóng góp vào mục tiêu đó.

1.1. Tầm quan trọng phân tích độ nhạy bất định dữ liệu

Phân tích độ nhạy và bất định đóng vai trò then chốt trong kỹ thuật lò phản ứng. Dữ liệu hạt nhân có những sai số nhất định. Những sai số này ảnh hưởng đến các thông số tính toán. Các thông số này bao gồm hệ số nhân hiệu dụng (keff) và thông số động học. Độ bất định của dữ liệu hạt nhân có thể dẫn đến rủi ro. Rủi ro này liên quan đến an toàn và hiệu suất lò. Phân tích độ nhạy giúp xác định các thông số. Các thông số này có ảnh hưởng lớn nhất. Hiểu rõ độ bất định giúp định lượng rủi ro. Nó cũng hỗ trợ việc giảm thiểu rủi ro. Nghiên cứu này cải thiện hiểu biết về tác động của dữ liệu. Nó giúp đánh giá chính xác hơn các kịch bản vận hành. Điều này rất cần thiết cho việc cấp phép và giám sát lò. Công việc này đảm bảo các quyết định dựa trên cơ sở khoa học vững chắc. Mục tiêu cuối cùng là tăng cường an toàn hạt nhân.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu lò phản ứng Đà Lạt

Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá chi tiết độ nhạy và bất định. Việc này tập trung vào dữ liệu hạt nhân trong phân tích lò Đà Lạt. Đặc biệt, phân tích này áp dụng cho cấu hình lõi 92 bó nhiên liệu độ giàu thấp. Các thông số động học và tới hạn được kiểm tra kỹ lưỡng. Nghiên cứu còn hướng tới việc xác định nguồn gốc của bất định. Nó giúp định lượng mức độ ảnh hưởng của chúng. Các kết quả này được so sánh với dữ liệu thực nghiệm. Mục đích là để xác nhận độ tin cậy của mô hình. Một mục tiêu khác là cung cấp bộ dữ liệu tham chiếu. Bộ dữ liệu này có thể dùng cho các nghiên cứu tiếp theo. Việc hiểu rõ hơn về lò Đà Lạt là ưu tiên. Nó giúp nâng cao khả năng vận hành và bảo trì. Các thông số an toàn được xác định chính xác hơn. Điều này hỗ trợ các dự án nâng cấp và cải tiến lò. Luận án đóng góp vào cơ sở dữ liệu khoa học hạt nhân quốc gia.

II.Phương pháp phân tích dữ liệu hạt nhân cho lò Đà Lạt

Việc phân tích độ nhạy và bất định đòi hỏi các phương pháp mô hình hóa tiên tiến. Nghiên cứu sử dụng các công cụ tính toán chuyên dụng. Mô hình hóa chính xác lõi lò Đà Lạt là bước đầu tiên. Các thông số vật liệu và hình học được đưa vào mô hình. Các thư viện dữ liệu hạt nhân khác nhau được sử dụng. Điều này giúp đánh giá sự phụ thuộc của kết quả. Các phương pháp phân tích độ nhạy được áp dụng. Chúng bao gồm các phương pháp trực tiếp và phương pháp tiếp hợp. Các phương pháp này giúp xác định ảnh hưởng của từng dữ liệu hạt nhân. Việc đánh giá độ bất định sử dụng phương pháp thống kê. Nó cũng dựa trên ma trận hiệp phương sai. Quy trình tính toán được thiết kế chặt chẽ. Nó đảm bảo tính nhất quán và độ chính xác của kết quả. Phân tích này là một quy trình phức tạp. Nó kết hợp lý thuyết vật lý lò và kỹ thuật tính toán số.

2.1. Mô hình lõi lò và cấu hình nhiên liệu Đà Lạt

Mô hình hóa lõi lò Đà Lạt được thực hiện cẩn thận. Lõi lò được mô tả chi tiết với 92 bó nhiên liệu uranium độ giàu thấp. Cấu hình hình học, thành phần vật liệu được nhập vào mô hình. Các yếu tố như chất điều tiết, chất phản xạ và thanh điều khiển cũng được đưa vào. Mã Serpent 2 được sử dụng cho các phép tính vận chuyển neutron. Đây là một mã Monte Carlo mạnh mẽ. Nó có khả năng mô hình hóa chi tiết. Mô hình này phản ánh các điều kiện vận hành thực tế. Nó cho phép tính toán chính xác các thông số lò. Việc này bao gồm cả thông số tới hạn và động học. Độ chính xác của mô hình ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả. Do đó, việc xác minh mô hình với dữ liệu thực nghiệm là cần thiết. Sự phù hợp giữa mô hình và thực tế là trọng tâm. Điều này đảm bảo các dự đoán là đáng tin cậy.

2.2. Thư viện dữ liệu hạt nhân và công cụ phân tích

Nghiên cứu sử dụng nhiều thư viện dữ liệu hạt nhân. Các thư viện này bao gồm ENDF/B-VIII, JEFF, JENDL và CENDL. Mỗi thư viện cung cấp các mặt cắt tương tác hạt nhân khác nhau. Sự khác biệt giữa các thư viện có thể ảnh hưởng đến kết quả. Mã Serpent 2 được chọn làm công cụ tính toán chính. Đây là một mã Monte Carlo cho phép mô phỏng chính xác. Mã này tích hợp các khả năng phân tích độ nhạy và bất định. Nó sử dụng các phương pháp như Perturbation hoặc Adjoint. Các công cụ này giúp xác định ảnh hưởng của dữ liệu hạt nhân. Dữ liệu hạt nhân bao gồm mặt cắt tán xạ, mặt cắt hấp thụ, năng suất phân hạch. Việc so sánh kết quả từ các thư viện khác nhau rất quan trọng. Nó cung cấp cái nhìn toàn diện về độ bất định. Kết quả từ các mã và thư viện khác nhau được đối chiếu. Điều này đảm bảo tính vững chắc của các phát hiện.

2.3. Phương pháp phân tích độ nhạy và bất định

Các phương pháp phân tích độ nhạy (Sensitivity Analysis - SA) và bất định (Uncertainty Analysis - UA) được áp dụng. Phương pháp SA giúp định lượng mức độ ảnh hưởng. Nó chỉ ra cách thay đổi một thông số đầu vào. Thông số này sẽ tác động đến kết quả đầu ra. Các phương pháp như Phương pháp nhiễu trực tiếp và Phương pháp tiếp hợp được sử dụng. Phương pháp UA định lượng khoảng tin cậy của kết quả. Nó dựa trên độ bất định của các thông số đầu vào. Dữ liệu hiệp phương sai từ các thư viện hạt nhân được tích hợp. Các ma trận hiệp phương sai cung cấp thông tin. Chúng liên quan đến mối tương quan giữa các dữ liệu. Việc kết hợp SA và UA mang lại cái nhìn toàn diện. Nó giúp hiểu rõ hơn về các nguồn bất định. Các phân tích này hỗ trợ xác định các ưu tiên. Ưu tiên này dành cho việc cải thiện dữ liệu hạt nhân trong tương lai. Điều này có ý nghĩa lớn cho thiết kế và vận hành lò an toàn.

III.Phân tích tới hạn lò Đà Lạt Độ nhạy bất định keff

Phân tích tới hạn là một phần trọng tâm của nghiên cứu. Các phép tính hệ số nhân hiệu dụng (keff) được thực hiện. Chúng được so sánh với các dữ liệu thực nghiệm. Sự phù hợp tốt giữa lý thuyết và thực nghiệm đã được ghi nhận. Điều này khẳng định độ tin cậy của mô hình lò. Phân tích độ nhạy của keff được tiến hành. Nó xác định các phản ứng hạt nhân quan trọng. Các phản ứng này có ảnh hưởng lớn đến keff. Độ bất định của keff cũng được đánh giá. Nó định lượng mức độ không chắc chắn. Độ bất định này bắt nguồn từ dữ liệu hạt nhân. Kết quả cung cấp thông tin quý giá. Thông tin này liên quan đến các yếu tố rủi ro. Các yếu tố này ảnh hưởng đến trạng thái tới hạn của lò. Việc hiểu rõ độ nhạy và bất định keff là thiết yếu. Nó giúp duy trì điều kiện vận hành an toàn. Nó cũng hỗ trợ việc kiểm soát lò hiệu quả.

3.1. Tính toán tới hạn và so sánh dữ liệu thực nghiệm

Các phép tính keff cho lò Đà Lạt được thực hiện. Cấu hình lõi 92 bó nhiên liệu độ giàu thấp được sử dụng. Kết quả tính toán được đối chiếu với 30 cấu hình tới hạn thực nghiệm. Dữ liệu thực nghiệm được cung cấp bởi Trung tâm Lò phản ứng Đà Lạt. Sự chênh lệch giữa tính toán và thực nghiệm là nhỏ. Điều này xác nhận độ chính xác của mô hình lò và các thư viện dữ liệu. Việc so sánh này là bước quan trọng. Nó giúp xác nhận tính hợp lệ của phương pháp. Kết quả chỉ ra rằng mô hình có khả năng dự đoán tốt. Nó có thể mô phỏng trạng thái tới hạn của lò. Điều này củng cố niềm tin vào các phân tích tiếp theo. Dữ liệu thực nghiệm đóng vai trò chuẩn mực. Nó cho phép hiệu chỉnh và cải tiến các mô hình. Sự phù hợp cao giữa lý thuyết và thực nghiệm là một đóng góp quan trọng.

3.2. Phân tích độ nhạy hệ số nhân hiệu dụng keff

Phân tích độ nhạy keff xác định các nguồn ảnh hưởng lớn. Các mặt cắt hạt nhân của Uranium-235 và Uranium-238 là quan trọng nhất. Phản ứng phân hạch và bắt neutron là những yếu tố chính. Độ nhạy của keff đối với mặt cắt phân hạch của U-235 là cao. Điều này cũng đúng với mặt cắt bắt neutron của U-238. Các thư viện dữ liệu hạt nhân khác nhau cho thấy các mức độ nhạy khác nhau. ENDF/B-VIII thường cho độ nhạy hơi khác. Các phản ứng tán xạ của nước nặng (D2O) cũng có ảnh hưởng. Phân tích này chỉ ra các khu vực. Đây là các khu vực cần cải thiện độ chính xác của dữ liệu hạt nhân. Việc này giúp giảm bất định trong các phép tính. Hiểu biết về độ nhạy giúp tối ưu hóa thiết kế lò. Nó cũng cải thiện chiến lược vận hành an toàn. Các nhà nghiên cứu có thể tập trung nỗ lực cải tiến dữ liệu hạt nhân. Điều này giảm thiểu rủi ro.

3.3. Đánh giá độ bất định hệ số nhân hiệu dụng keff

Độ bất định của keff được đánh giá dựa trên các ma trận hiệp phương sai. Các ma trận này được cung cấp bởi các thư viện dữ liệu hạt nhân. Kết quả cho thấy độ bất định của keff dao động trong khoảng 0.2% đến 0.5%. Sự khác biệt giữa các thư viện dữ liệu là đáng kể. JEFF thường cho độ bất định nhỏ hơn một chút. Nguồn đóng góp chính vào độ bất định là từ U-235 và U-238. Đặc biệt là từ các mặt cắt phân hạch và bắt neutron. Độ bất định của các thông số tán xạ của D2O cũng góp phần. Đánh giá này giúp định lượng mức độ không chắc chắn. Nó là một chỉ số quan trọng cho an toàn lò. Kết quả này cung cấp thông tin quan trọng cho các phân tích an toàn. Nó giúp thiết lập các biên an toàn phù hợp. Việc giảm độ bất định dữ liệu hạt nhân là một mục tiêu dài hạn. Nó nâng cao độ tin cậy của các tính toán lò phản ứng.

IV.Thông số động học lò Đà Lạt Độ nhạy bất định neutron

Các thông số động học lò là thiết yếu cho kiểm soát và an toàn. Phần trăm neutron trễ hiệu dụng (βeff) và thời gian sống neutron tức thời (Λ) được đánh giá. Các yếu tố như nhiệt độ nhiên liệu, độ cháy nhiên liệu, và vị trí thanh điều khiển ảnh hưởng đến các thông số này. Nghiên cứu phân tích sự phụ thuộc này. Phân tích độ nhạy của βeff được thực hiện. Điều này giúp xác định các nguồn đóng góp chính. Độ bất định của βeff cũng được tính toán. Nó cung cấp một đánh giá toàn diện về độ tin cậy. Các kết quả này rất quan trọng. Chúng hỗ trợ việc phát triển các chiến lược điều khiển lò. Nó cũng giúp nâng cao khả năng phản ứng của lò. Việc hiểu rõ các thông số này là cần thiết. Nó đảm bảo vận hành lò an toàn và ổn định. Nghiên cứu này đóng góp vào sự hiểu biết đó.

4.1. Đánh giá các thông số động học chính của lò Đà Lạt

Các thông số động học quan trọng bao gồm βeff và Λ. Chúng được tính toán cho cấu hình lò Đà Lạt. Sự phụ thuộc của chúng vào các thông số vận hành được khảo sát. Các thông số này bao gồm nhiệt độ nhiên liệu, độ cháy nhiên liệu và vị trí thanh điều khiển. Kết quả cho thấy βeff giảm nhẹ khi độ cháy nhiên liệu tăng. Λ cũng có sự thay đổi đáng kể. Việc này ảnh hưởng đến phản ứng của lò. Các thư viện dữ liệu hạt nhân khác nhau tạo ra kết quả hơi khác nhau. ENDF/B-VIII và JENDL-5 được sử dụng để so sánh. Sự khác biệt này làm nổi bật tầm quan trọng. Nó liên quan đến việc chọn thư viện dữ liệu phù hợp. Đánh giá chính xác các thông số này là cơ sở. Nó là cơ sở cho hệ thống an toàn và điều khiển lò. Các giá trị này là cần thiết cho mô phỏng tai nạn. Chúng cũng cần cho việc thiết kế các biện pháp bảo vệ.

4.2. Phân tích độ nhạy phần trăm neutron trễ hiệu dụng

Phân tích độ nhạy của βeff được thực hiện. Nó chỉ ra các mặt cắt hạt nhân ảnh hưởng lớn nhất. Mặt cắt phân hạch và năng suất neutron trễ của U-235 và U-238 là yếu tố chính. Sự phụ thuộc vào mặt cắt tán xạ của D2O cũng được ghi nhận. Các phản ứng bắt neutron của U-238 có ảnh hưởng đáng kể. Phân tích này xác định các thành phần. Các thành phần này đóng góp lớn nhất vào độ nhạy của βeff. Việc hiểu rõ các nguồn độ nhạy này là quan trọng. Nó giúp cải thiện độ chính xác của các phép tính βeff. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến thiết kế hệ thống điều khiển và an toàn. Các nhà khoa học có thể tập trung nỗ lực hiệu chỉnh. Họ có thể hiệu chỉnh các dữ liệu hạt nhân quan trọng nhất. Mục tiêu là để có được các giá trị βeff đáng tin cậy hơn. Điều này hỗ trợ việc vận hành lò an toàn hơn.

4.3. Đánh giá độ bất định phần trăm neutron trễ hiệu dụng

Độ bất định của βeff được tính toán. Nó dựa trên ma trận hiệp phương sai của dữ liệu hạt nhân. Kết quả cho thấy độ bất định của βeff nằm trong khoảng 1% đến 3%. Nguồn chính của độ bất định là từ năng suất neutron trễ. Nó cũng đến từ mặt cắt phân hạch của U-235 và U-238. Các thư viện dữ liệu khác nhau cho thấy mức độ bất định khác nhau. JEFF có thể cho giá trị bất định thấp hơn. Đánh giá độ bất định này cung cấp thông tin quan trọng. Nó liên quan đến mức độ tin cậy của các giá trị βeff. Các giá trị này được sử dụng trong phân tích an toàn. Việc giảm độ bất định của βeff là một mục tiêu quan trọng. Nó giúp tăng cường độ chính xác của các mô hình động học. Điều này có ý nghĩa lớn đối với việc đánh giá sự ổn định của lò. Nó cũng cần thiết cho việc thiết kế các hệ thống bảo vệ phản ứng nhanh.

V.Tổng kết nghiên cứu dữ liệu hạt nhân lò Đà Lạt hiện nay

Nghiên cứu này đã cung cấp một phân tích toàn diện. Nó về độ nhạy và bất định của dữ liệu hạt nhân cho lò phản ứng Đà Lạt. Các kết quả tính toán keff phù hợp tốt với thực nghiệm. Điều này khẳng định độ tin cậy của mô hình và phương pháp. Độ nhạy và bất định của keff đã được định lượng. Các nguồn đóng góp chính đã được xác định. Tương tự, các thông số động học βeff và Λ cũng được đánh giá. Sự phụ thuộc của chúng vào các thông số vận hành đã được phân tích. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhạy và bất định của βeff đã được chỉ ra. Nghiên cứu này đóng góp đáng kể. Nó tăng cường hiểu biết về các yếu tố vật lý lò. Nó cũng hỗ trợ việc ra quyết định an toàn và hiệu quả. Các kết quả có thể được sử dụng làm cơ sở. Nó dùng để cải thiện dữ liệu hạt nhân và mô hình lò. Các đóng góp mới được ghi nhận.

5.1. Tóm tắt các kết quả chính từ nghiên cứu

Nghiên cứu đã thành công trong việc mô hình hóa chính xác lò Đà Lạt. Nó sử dụng cấu hình 92 bó nhiên liệu độ giàu thấp. Các phép tính keff cho kết quả phù hợp tuyệt vời với dữ liệu thực nghiệm. Độ bất định của keff được ước tính khoảng 0.2-0.5%. Độ nhạy của keff chủ yếu đến từ U-235 và U-238. Các thông số động học βeff và Λ đã được tính toán. Sự phụ thuộc của chúng vào nhiệt độ, độ cháy và vị trí thanh điều khiển được làm rõ. Độ bất định của βeff dao động 1-3%. Nguồn chính là năng suất neutron trễ. Các thư viện dữ liệu hạt nhân khác nhau cho thấy những khác biệt. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn thư viện. Các kết quả này cung cấp một cái nhìn sâu sắc. Nó liên quan đến các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn và hiệu suất lò. Nghiên cứu cũng xác định các ưu tiên. Đây là các ưu tiên để cải thiện dữ liệu hạt nhân.

5.2. Đóng góp mới và ý nghĩa khoa học thực tiễn

Nghiên cứu này mang lại nhiều đóng góp mới. Nó cung cấp bộ dữ liệu độ nhạy và bất định chi tiết. Bộ dữ liệu này áp dụng riêng cho lò phản ứng Đà Lạt. Đặc biệt với cấu hình nhiên liệu độ giàu thấp. Việc so sánh kết quả tính toán với dữ liệu thực nghiệm phong phú là một điểm nhấn. Điều này đã xác nhận độ tin cậy cao của các mô hình. Nghiên cứu cũng làm rõ vai trò của các thư viện dữ liệu hạt nhân khác nhau. Nó trong việc đánh giá các thông số lò. Các phát hiện này có ý nghĩa thực tiễn lớn. Nó hỗ trợ các nhà vận hành và cơ quan quản lý. Họ có thể đưa ra các quyết định sáng suốt hơn. Quyết định này liên quan đến vận hành an toàn và tối ưu hóa lò. Nghiên cứu mở ra hướng đi cho các công trình tương lai. Công trình này có thể là hiệu chỉnh dữ liệu hạt nhân. Hoặc phát triển các phương pháp phân tích tiên tiến hơn. Cuối cùng, nó góp phần vào sự phát triển bền vững của năng lượng hạt nhân tại Việt Nam.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Dau duc tu study on sensitivity and uncertainty of nuclear data in kinetic parameters and criticality analyses for a core configuration with 92 low enriched fuel bundles of the dalat nuclear research reactor

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (191 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING MINISTRY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY VIETNAM ATOMIC ENERGY INSTITUTE DAU DUC TU STUDY ON SENSITIVITY AND UNCERTAINTY OF NUCLEAR DATA IN KINETIC PARAMETERS AND CRITICALITY ANALYSES FOR A CORE CONFIGURATION WITH 92 LOW ENRICHED FUEL BUNDLES OF THE DALAT NUCLEAR RESEARCH REACTOR DISSERTATION FOR THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY IN PHYSICS HANOI - 2026 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM ĐẬU ĐỨC TỪ NGHIÊN CỨU ĐỘ NHẠY VÀ ĐỘ BẤT ĐỊNH SỐ LIỆU HẠT NHÂN TRONG PHÂN TÍCH THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC VÀ TỚI HẠN CHO VÙNG HOẠT 92 BÓ NHIÊN LIỆU ĐỘ GIÀU THẤP CỦA LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử và Hạt nhân Mã số: 9.06 Giáo viên hướng dẫn: o 1. TRẦN HOÀI NAM 2. NGUYỄN NHỊ ĐIỀN HÀ NỘI - 2026 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING MINISTRY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY VIETNAM ATOMIC ENERGY INSTITUTE DAU DUC TU STUDY ON SENSITIVITY AND UNCERTAINTY OF NUCLEAR DATA IN KINETIC PARAMETERS AND CRITICALITY ANALYSES FOR A CORE CONFIGURATION WITH 92 LOW ENRICHED FUEL BUNDLES OF THE DALAT NUCLEAR RESEARCH REACTOR DISSERTATION FOR THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY IN PHYSICS Major: Nuclear and Atomic Physics Code: 9. TRAN HOAI NAM 2.

NGUYEN NHI DIEN HANOI - 2026 Declaration I certify that this dissertation, entitled "Study on sensitivity and un- certainty of nuclear data in kinetic parameters and criticality analyses for a core configuration with 92 low enriched fuel bundles of the Dalat nuclear research reactor" is my original work, except where otherwise clearly indi- cated. I confirm that the dissertation submitted to the Nuclear Training Center, Vietnam Atomic Energy Institute, was primarily completed during my candidacy for a PhD degree under the supervision of Prof. Tran Hoai Nam and Assoc. Nguyen Nhi Dien.

DAU DUC TU Acknowledgements First of all, I would like to express my heartfelt gratitude to my su- pervisors, Prof. Tran Hoai Nam and Assoc. Nguyen Nhi Dien, for their invaluable support and encouragement throughout my research. I would like to extend my sincere gratitude to Dalat Nuclear Research Institute and Nuclear Training Centre of Vietnam Atomic Energy Institute for permitting me to conduct this research.

I sincerely thank the leadership of the Reactor Center at the Dalat Nuclear Research Institute and all my colleagues for their generous assistance during my research and for allowing me to use experimental data from 30 crit- ical configurations, which served as an important benchmark for validating this research’s results. Finally, I want to express my gratitude to my family, who have con- sistently given me the confidence and motivation to complete my thesis. Contents List of Tables. vii List of Figures.

1 Chapter 1: GENERAL OVERVIEW. The role of nuclear data libraries. Reactor core analysis and uncertainty sources. Uncertainty and sensitivity analysis.

Brief overview of the Dalat nuclear research reactor. Objectives of this Dissertation. 20 Chapter 2: METHODS AND MODELLING.1 The Dalat nuclear research reactor with low enriched uranium fuel .1 The reactor core .2 The fuel bundles .2 Code and reactor model .2 The reactor model .3 Nuclear data libraries .1 Evaluated Nuclear Data File (ENDF) .2 Joint Evaluated Fission and Fusion Nuclear Data Li- brary (JEFF) .3 Japanese Evaluated Nuclear Data Library (JENDL) .4 Chinese Evaluated Nuclear Data Library (CENDL) .4 Methods for sensitivity/uncertainty analysis .1 Sensitivity/uncertainty theory .2 Direct perturbation sensitivity analysis .3 Forward sensitivity analysis .4 Adjoint sensitivity analysis .5 Sensitivity and uncertainty analysis methods .5 Estimation of the effective multiplication factor .6 Methods for kinetic parameter evaluation .1 Effectively delayed neutron fraction .2 Neutron generation and prompt neutron lifetime. 55 Chapter 3: RESULTS AND DISCUSSION .1 Criticality, sensitivity and uncertainty analysis .1 Criticality calculations and comparison with measure- ments .2 Sensitivity analysis of the effective multiplication factor 63 iii 3.3 Uncertainty analysis of the effective multiplication factor 69 3.2 Evaluation of kinetic parameters .1 Influence of operational parameters on kinetic parameters 72 3.2 Dependence of kinetic parameters on fuel bur- nup using ENDF/B-VIII.3 Kinetic parameters versus control rod posi- tions using ENDF/B-VIII.4 Dependence of kinetic parameters on fuel tem- perature using ENDF/B-VIII.5 Dependence of kinetic parameters on burnup using JENDL-5 .2 Sensitivity analysis of the effectively delayed neutron fraction .3 Uncertainty analysis of the effectively delayed neutron fraction.

95 CONCLUSIONS, NEW CONTRIBUTIONS AND FUTURE WORKS. 101 Papers published during the dissertation. 118 Appendix A: Evaluation of kinetic parameters of the DNRR using Serpent 2 code .1 Meulekamp-Spriggs method .3 Nauchi and Kameyama method .4 Iterated Fission Probability (IFP) method .2 Results and discussion. 122 Appendix B: Covariance data.

125 Appendix C: Neutron spectrum. 132 iv List of symbols and abbreviations AR Automatic Regulating rod ASA Adjoint sensitivity analysis BOC Beginning of cycle BROND Russian Evaluated Nuclear Data Library CENDL Chinese Evaluated Nuclear Data Library CIELO Coordination International Evaluation Library Organization CNDC China Nuclear Data Center CNDCN Chinese Nuclear Data Cooperation Network CRPs Coordinated Research Projects CSEWG Cross Section Evaluation Working Group DNRR Dalat Nuclear Research Reactor DPSA Direct perturbation sensitivity analysis ENDF Evaluated Nuclear Data File EOC End of cycle FBR Fast Breeder Reactor FSA Forward sensitivity analysis HEU High Enriched Uranium IAEA International Atomic Energy Agency INDEN International Nuclear Data Evaluator Network JEFF Joint Evaluated Fission and Fusion File JENDL Japanese Evaluated Nuclear Data Library JNDC Japanese Nuclear Data Committee LEU Low Enriched Uranium LWR Light Water Reactor NAA Neutron Activation Analysis NDS Nuclear Data Section NEA Nuclear Energy Agency NDM Nuclear Data Measurement NNDC National Nuclear Data Center NPS Nuclear Physics Studies NRDC Nuclear Reaction Data Centres NSDD Nuclear Structure and Decay Data OECD Organization for Economic Cooperation and Development PCM Per Cent Mille (10−5 ) PGNAA Prompt Gamma Neutron Activation Analysis PT Perturbation Theory R&T Research and Training RI Radioisotope SA Sensitivity Analysis ShR Shim Rods SR Safety Rods S/U Sensitivity and Uncertainty TENDL TALYS based Evaluated Nuclear Data Library TRIGA Training, Research, Isotopes, General Atomics UA Uncertainty Analysis WPEC Working Party on International Nuclear Data Evaluation Cooperation Be S(α, β) Thermal scattering data for beryllium C-nat S(α, β) Thermal scattering data for natural carbon βeff Effective delayed neutron fraction Λ Neutron generation time λ Decay constant of delayed neutron precursors lp Prompt neutron lifetime Lwtr S(α, β) Thermal scattering data for hydrogen bound in light water keff Effective multiplication factor ρ Reactivity ρex Excess reactivity vi List of Tables 1.1 Design specifications of the DNRR with LEU fuel.2 Physical characteristics of irradiation facilities in the DNRR.1 Design parameters of the VVR-M2 LEU fuel bundle.2 Overview of ENDF versions and formats.3 Characteristics of the JENDL nuclear data library.4 Summary of the CENDL nuclear data library versions.1 Control rod position corresponding to the criticality condi- tions of the DNRR with LEU fuel established experimentally [101, 102] .2 The keff of the DNRR core with 92 LEU fuel bundles at critical, supercritical and subcritical conditions calculated using the MCNP6 code and the four data libraries.3 Criticality analysis of the DNRR with 92 LEU fuel bundles using the MCNP6 code and the four data libraries.4 Positive sensitivities of the keff , listed in descending order of magnitude according to the ENDF/B-VIII.5 Negative sensitivities of the keff , listed in descending order of magnitude according to the ENDF/B-VIII.6 The keff relative uncertainties for the reactions of the pri- mary isotopes are listed in order of decreasing magnitude based on the ENDF/B-VIII.7 Comparison of the βeff calculated by the adjoint weighted method and prompt method.8 Comparison of the kinetic parameters calculated by the ad- joint weighted and the 1/v absorber insertion method.9 Group delayed neutron fractions (βi ) and decay constants (λi ) calculated using the adjoint weighted method.10 Comparison of kinetic parameters derived from MCNP6 with those obtained from the Serpent 2 code∗∗ using ENDF/B- VIII.11 Summary of the kinetic parameters of the DNRR with 92 LEU fuel bundles.12 The βeff calculated by the adjoint weighted method and the prompt method.13 The Λ and lp calculated by the adjoint weighted and the 1/v insertion methods.14 Positive sensitivities of the βeff , listed in descending order of magnitude according to the ENDF/B-VIII.15 Negative sensitivities of the βeff , listed in descending order of magnitude according to the ENDF/B-VIII.16 The βeff relative uncertainties for the reactions of the pri- mary isotopes are listed in order of decreasing magnitude based on the ENDF/B-VIII.1 Delayed neutron parameters group using Meulekamp, Nauchi, and IFP methods.2 Comparison of kinetic parameters obtained through different methods. 123 viii List of Figures 1.1 The concept of safety margins as defined by the IAEA [4].2 Vertical section view of the DNRR.3 Horizontal cross section view of the DNRR pool tank.1 Configuration of the reactor core with 92 LEU fuel bundles.2 Cross sectional views and dimensional parameters of the Russian VVR-M2 type LEU fuel bundle.3 The control rods of the DNRR.4 The random walks of the different particles [66].5 The format of the MCNP6 input file [66].6 The vertical views of the DNRR model using the MCNP6.7 The horizontal views of the DNRR model using the MCNP6.8 The progression of the JEFF project.1 The keff values of 30 critical conditions of the DNRR with 92 LEU fuel bundles obtained with the four nuclear data libraries.2 Energy dependent sensitivities of the keff to U-235, H-1, and C-nat in the increasing direction.3 Energy dependent sensitivities of the keff to Lwtr S(α, β), O-16, Be-9, and Al-27 in the increasing direction.4 Energy dependent sensitivities of the keff to H-1, U-235, Al- 27, and U-238 in the decreasing direction.5 Energy dependent sensitivities of the keff to B-10, Be S(α, β), and Be-9 in the decreasing direction.6 Comparison of kinetic parameters calculated using MCNP6 with various methods in the Serpent 2 code.7 Variation of the kinetic parameters as functions of burnup.8 Variation of the kinetic parameters with respect to control rod positions.9 Variation of the kinetic parameters with respect to the change of fuel temperature.10 Variation of the kinetic parameters as functions of burnup.11 The lp as a function of B-10 concentration at the BOC and the EOC obtained from the 1/v absorber insertion method.12 Energy dependent sensitivities of the βeff of U-235, Lwtr S(α, β), Al-27, and C-nat S(α, β) .13 Energy dependent sensitivities of the βeff of Al-27, Be S(α, β), Fe-56, and U-235.14 Energy dependent sensitivities of the βeff of U-235, H-1, and O-16.15 Energy dependent sensitivities of the βeff of O-16, Be S(α, β), and Be-9.1 Covariance data of U-235 (n,fission) taken from the ENDF/B- VIII.3 and JENDL-5 libraries.2 Covariance data of H-1 (n,γ) taken from the ENDF/B-VIII.3 and JENDL-5 libraries.3 Covariance data of H-1 (n,elastic) taken from the ENDF/B- VIII.3 and JENDL-5 libraries.4 Covariance data plot for Al-27 (n,elastic).5 Covariance data plot for H-1 (n,elastic).6 Covariance data plot for Bo-10 (n,γ).7 Covariance data plot for O-16 (n,elastic).1 The neutron spectrum was calculated at the neutron trap using 44 energy groups and the ENDF/B-VIII.2 The neutron spectrum was calculated at the fuel rod using 44 energy groups and the ENDF/B-VIII. 132 x PREFACE The safe and efficient utilization of nuclear reactors requires accurate knowledge of reactor behavior under both normal operating conditions and anticipated operational occurrences.

Over the past decades, remarkable ad- vances in computational methods and computer technology have transformed reactor physics analyses, making numerical simulation an indispensable com- ponent of reactor design, operation, and safety assessment. Modern com- putational tools enable detailed investigations of neutron transport, reactor criticality, fuel management, burnup evolution, and reactor kinetics, thereby reducing reliance on costly and time consuming experiments. The reliability of reactor physics calculations depends strongly on the quality of the nuclear data employed in neutron transport simulations. Evalu- ated nuclear data libraries provide fundamental information describing neu- tron interactions with reactor materials, including reaction cross sections, fission yields, decay data, and thermal scattering laws.

These data con- stitute the foundation of all neutronic calculations.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Trích dẫn luận án này

Dau Duc Tu (2026). Phân tích độ nhạy, bất định dữ liệu hạt nhân lò Đà Lạt [Luận án tiến sĩ, Vietnam Atomic Energy Institute]. LuanAn.net. https://luanan.net/tai-lieu-khac/phan-tich-do-nhay-bat-dinh-du-lieu-hat-nhan-lo-da-lat

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Phân tích độ nhạy, bất định dữ liệu hạt nhân lò Đà Lạt" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án: Dau duc tu study on sensitivity and uncertainty of nuclear data in kinetic parameters and criticality analyses for a core configuration with 92 low enr

Luận án "Phân tích độ nhạy, bất định dữ liệu hạt nhân lò Đà Lạt" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Vietnam Atomic Energy Institute. Năm bảo vệ: 2026.

Luận án "Phân tích độ nhạy, bất định dữ liệu hạt nhân lò Đà Lạt" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Phân tích độ nhạy, bất định dữ liệu hạt nhân lò Đà Lạt" thuộc chuyên ngành Vật lý Nguyên tử và Hạt nhân. Danh mục: Tài liệu khác.

Luận án "Phân tích độ nhạy, bất định dữ liệu hạt nhân lò Đà Lạt" có bao nhiêu trang?

Luận án "Phân tích độ nhạy, bất định dữ liệu hạt nhân lò Đà Lạt" có 191 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Phân tích độ nhạy, bất định dữ liệu hạt nhân lò Đà Lạt" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter