DEterministisk MOdellering av Jules HorowitzReaktorn (DEMO-JHR)
Forskningsprojekt , 2012 – 2016

I södra Frankrike, vid Cadarache forskningscentrum, bygger Franska alternativa energi- och atomenergiorganet (CEA) en forskningsreaktor, Jules HorowitzReaktorn (JHR), avsedd för materialtester. JHR beräknas att tas i bruk 2015. Det primära syftet med JHR är undersökningar av materialskador och åldrande i existerande kommersiella kärnkraftverk. Materialfrågor är mycket viktiga eftersom anläggningarna ursprungligen konstruerades för 40 års livstid, men i många länder överväger man nu förlängningar av drifttiden till 60 och till och med 80 år. JHR designades för att simulera extrema strålningsnivåer, temperaturer och tryck för att se hur materialparametrar påverkas. Designen och optimeringen av anläggningen är gjord med noggrannast tänkbara modeller och algoritmer. Dessa modeller har nackdelen att de är väldigt omfattande och därmed kräver mycket långa beräkningstider. På grund av det höga neutronflödet i JHR och användningen för olika forsningsprojekt så kommer laddningen av härden att variera mycket mer än för vanliga kommersiella reaktorer. Även driften kommer att variera mycket beroende på vilka mätningar som genomförs. Med så varierande förhållanden krävs modeller med kortare beräkningstider för att simulera en hel mängd olika driftfall. Det krävs också beräkningar av snabba tidsförlopp för att undersöka olika tillbudsscenarion och för att säkerställa säkerheten i alla driftlägen. Snabbare modeller gör det också möjligt att planera mätningar bättre och för att optimera driften av reaktorn och kunna beräkna tex utbränningen av bränslet korrekt även under strakt varierad drift. Snabba datormodeller för reaktorberäkningar måste kombinera ett snabbt resultat med en tillräckligt hög noggrannhet. För att beskriva reaktorn behöver man lösa ett stort antal kopplade ekvationer, och för att minska beräkningstiden görs en viss förenkling. Dessa metoder brukar kallas deterministiska metoder. Det föreslagna projektet, DEMO-JHR (Deterministisk Modellering av Jules HorowitzReaktorn) syftar till att utveckla sådana snabba deterministiska metoder för JHR. Arbetet utförs på avdelningen för nukleär teknik vid Chalmers tekniska högskola samt på avdelningen för reaktorteknologi vid Kungliga tekniska högskolan, i samarbete med CEA. Båda dessa avdelningar har lång erfarenhet av utvecklande och användande av deterministiska reaktormodeller, både när det gäller driftuppföljning och säkerhetsrelaterade analyser av transienta förlopp. Arbetet består i att minska beräkningstiden genom att använda olika beräkningsstrategier på olika storleksskalor. I det stora perspektivet måste hela anläggningen grovmodelleras för att säkerställa att alla möjliga störningar och driftfall omfattas. Själva reaktorhärden kräver en mer detaljerad modellering med betydligt högre upplösning. Även osäkerheter i olika typer av indata, tex. fysikaliska data, designparametrar, komponentdata såväl som i modeller måste beaktas i modelleringsarbetet. Dessa osäkerheter är så mycket mer viktiga när det gäller modellering av JHR beroende på dess extrema driftsätt. Fastän modellerna är reaktorspecifika, kan dem anpassas till mer generella problem och alla typer av lättvattenreaktorer. Det föreslagna projektet kommer också att bidra till en säkrare drift av JHR. Detta kommer att leda till en bättre förståelse av materialproblem och åldrande i existerande kommersiella kärnkraftverk, och på sikt en ökad säkerhet överlag i kärnkraftanvändningen.

Deltagare

Christophe Demaziere (kontakt)

Professor vid Nukleär teknik

Amalia Chambon

Forskare vid Nukleär teknik

Alberto Ghione

Forskare vid Nukleär teknik

Paolo Vinai

Docent vid Nukleär teknik

Samarbetspartners

Kungliga Tekniska Högskolan (KTH)

Stockholm, Sweden

Finansiering

Vetenskapsrådet (VR)

Finansierar Chalmers deltagande under 2012–2016

Relaterade styrkeområden och infrastruktur

Energi

Styrkeområden

Publikationer

Mer information

Senast uppdaterat

2015-04-08