CHUẨN HÓA CÁC NHÓM THANH AN TOÀN BẲNG PHƯƠNG PHÁP THẢ RƠI THANH TRÊN HỆ MÔ PHỎNG COSI OPR 1000 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ KỸ THUẬT HẠT NHÂN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS MAI XUÂN TRUNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT
KHOA KỸ THUẬT HẠT NHÂN

DƯƠNG THỊ ÁNH NGỌC – 1310545

CHUẨN HÓA CÁC NHÓM THANH AN TOÀN
BẲNG PHƯƠNG PHÁP THẢ RƠI THANH TRÊN
HỆ MÔ PHỎNG COSI OPR 1000

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ KỸ THUẬT HẠT NHÂN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
TS. MAI XUÂN TRUNG

KHÓA 2013-2018


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến TS. Mai Xuân Trung và Giáo
viên phòng thí nghiệm Lê Viết Huy – Khoa Kỹ thuật hạt nhân – Trường Đại học Đà
Lạt đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ kiến thức, cùng em thực hiện các thí nghiệm khảo
sát và đo đạc kết quả trên Hệ mô phỏng OPR 1000 Core Simulator tại khoa Kỹ thuật
hạt nhân , cũng như đã giúp đỡ em hoàn thiện tốt khóa luận này.
Em xin cảm ơn thầy, cô khoa Kỹ thuật hạt nhân cùng Ban Giám hiệu nhà
trường Trường Đại học Đà Lạt đã hết sức giúp đỡ, tạo điều kiện và truyền đạt kiến
thức, kinh nghiệm cho em trong những năm tháng học tập, nghiên cứu tại trường,
giúp em có điều kiện thuận lợi để hoàn thành tốt khóa luận. Tôi cũng rất cảm ơn các
bạn sinh viên cùng trang lứa lớp HNK37- khoa Kỹ thuật hạt nhân đã cùng tôi học
tập, rèn luyện kỹ năng, hỗ trợ tôi trong suốt những năm tháng học tập tại đây cũng
như trong quá trình làm khóa luận.
Cuối cùng, con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình đã luôn tạo điều kiện

tốt nhất để con có cơ hội được học tập, rèn luyện và hoàn thành khóa học này. Cảm
ơn ba mẹ đã luôn bên cạnh động viên, theo sát quá trình học tập, trưởng thành, cho
con hiểu rõ tầm quan trọng của kiến thức trong cuộc sống này.
Với vốn kiến thức còn hạn hẹp và thời gian thực hiện khóa luận hạn chế nên
sai sót là điều không thể tránh khỏi, em rất mong nhận được những đóng góp, ý kiến
phê bình của quý thầy cô trong khoa Kỹ thuật hạt nhân. Đó sẽ là hành trang quý giá
giúp em hoàn thiện kiến thức của mình sau này.
Đà Lạt, ngày…..tháng……năm 2017

Dương Thị Ánh Ngọc


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----------o0o----------

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là: Dương Thị Ánh Ngọc. Mã số sinh viên: 1310545.
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của TS.
Mai Xuân Trung và GVPTN. Lê Viết Huy . Các số liệu thực nghiệm trong khóa luận
được thực hiện tại Khoa Kỹ thuật hạt nhân (A11) Trường Đại học Đà Lạt. Các kết
quả thực hiện trong khoá luận này hoàn toàn trung thực, không sao chép từ bất kỳ đề
tài, khoá luận hay luận văn khác hoặc nhờ người khác làm thay.
Đà Lạt, ngày…..tháng……năm 2017

Dương Thị Ánh Ngọc


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết Tiếng Anh
tắt

Tiếng Việt

BEP

Boron End Point

Điểm Boron tới hạn

CBC

Critical Boron Concentration Hàm lượng Boron ở trạng thái tới hạn

CEA

Control Element Assembly Bó thanh điều khiển
Counts/sec

Số đếm trên giây

CVCS

Chemical and Volume
Control System
Dilution

Hệ thống điều khiển nồng độ boron và thể
tích nước trong lò phản ứng

Pha loãng

ITC

Hệ số đẳng nhiệt

LPPT

Isothermal Temperature
Coefficient
Korea Hydro & Nuclear
Power Co., Ltd
Korea Electric Power
Corporation
Low Power Physics Test

MG

Manual Group

Nhóm điều khiển bằng tay

MI

Manual Individual

Điều khiển bằng tay riêng lẻ

MTC

Moderator Temperature
Coefficient
Nuclear Steam Supply
System

Hệ số nhiệt độ của chất làm chậm

PZR

Pressurizer

Bộ điều áp

RCP

Reactor Coolant Pump

Bơm làm mát lò phản ứng

Reactivity

Độ phản ứng

RodSpeed

Tốc độ điều khiển thanh

KHNP
KEPCO

NSSS

LPU
SG

Công ty TNHH thủy điện và điện hạt nhân
Hàn Quốc
Tập đoàn điện lực Hàn Quốc
Kiểm tra trạng thái vật lý công suất thấp

Hệ thống sinh hơi

Lò phản ứng
Steam Generator

Bình sinh hơi


Mục Lục
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
Chương 1 – CƠ CẤU, CHỨC NĂNG, NGUYÊN LÝ CỦA LÒ PHẢN ỨNG OPR
1000 ........................................................................................................................ 3
1.1. Lõi lò phản ứng OPR 1000 ......................................................................... 3
1.2. Các hệ thống chính khác của LPU OPR1000 .............................................. 8
1.2.1.

Thùng lò (Reactor Vessel- RV) ........................................................ 8

1.2.2.

Bình sinh hơi (Steam Generator) ...................................................... 9

1.2.3.

Tua-bin ............................................................................................. 9

1.2.4.

Máy phát điện ................................................................................. 10

1.2.5.

Bình điều áp ................................................................................... 10

1.2.6.

Hệ thống hơi ................................................................................... 11

1.3. Hệ thống làm mát Lò phản ứng OPR1000 ................................................ 12
Chương 2 – HỆ THIẾT BỊ MÔ PHỎNG OPR1000 CORE SIMULATOR ............ 16
2.1. Chạy chương trình .................................................................................... 16
2.2. Thoát chương trình ................................................................................... 18
2.3. Vận hành thanh điều khiển ...................................................................... 19
2.3.1.

Vị trí các thanh điều khiển .............................................................. 19

2.3.2.

Công tắc chọn lựa nhóm thanh điều khiển ................................... 22

2.3.3.

PS group Select .............................................................................. 22

2.3.4.

Công tắc chọn chế độ hoạt động ..................................................... 23

2.3.5.

Công tắc lựa chọn từng thanh điều khiển ........................................ 25

2.3.6.

Nút rút ra hoặc đưa các thanh điề u khiển vào ................................ 25

2.4. Thể hiện biểu đồ thời gian thực ................................................................ 25
2.4.1.

Mô hình 3D lõi LPU ....................................................................... 26

2.4.2.

Giám sát thông số lõi lò bằng mô hình 2D ...................................... 26

2.5. Nhận biết các thông số như: Công suất/ nhiệt độ nước làm mát LPU/ Boron
27
2.5.1.

Thể hiện tổng nồng độ của Boron ................................................... 27


2.5.2.

Thể hiện thông tin tổng lượng Boron được thêm vào hoặc rút ra .. 28

2.5.3.

Nhận biết tốc độ gia nhiệt và làm nguội nước làm mát trong LPU .. 28

2.6. Cảnh báo công suất cao ............................................................................ 29
2.7. Thiết lập chương trình và vận hành hệ mô phỏng ................................. 30
2.7.1.

Lựa chọn các mục kiểm tra thông số vật lý tại mức công suất thấp . 30

2.7.2.

Lựa chọn đồ thị xu hướng của các tham số trong LPU và thiết lập thang

đo

31

2.7.3.

Lựa chọn các biến số ở mô hình 2D của lõi lò................................. 32

2.7.4.

Lựa chọn các lớp ở chế độ 3D của lõi lò ......................................... 32

2.7.5.

Thiết lập trong menu ETC .............................................................. 33

2.7.6.

Thiết lập vị trí thanh điều khiển và thiết lập đầu ra .......................... 34

2.7.7.

Thiết lập sự pha loãng và thêm Boron ............................................. 36

2.7.8.

Thiết lập gia nhiệt và làm nguội nước làm mát trong LPU .............. 38

Chương 3 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA LÒ PHẢN ỨNG .................................... 40
3.1. Sự bảo toàn neutron trong lò phản ứng ..................................................... 40
3.1.1.

Quá trình sinh ra neutron ................................................................ 41

3.1.2.

Quá trình mất mát neutron .............................................................. 48

3.1.3.

Phương trình thông lượng neutron .................................................. 50

3.2. Sự bảo toàn hạt nhân mẹ trong quá trình sinh neutron trễ.......................... 52
3.2.1.

Sự sinh ra các hạt nhân mẹ ............................................................. 52

3.2.2.

Sự mất mát hạt nhân mẹ ................................................................. 52

3.3. Kết quả ..................................................................................................... 52
3.4. Điều kiện biên .......................................................................................... 53
3.4.1.

Điều kiện đầu ................................................................................. 54

3.4.2.

Điều kiện ở mặt tiếp xúc ................................................................. 54

3.4.3.

Điều kiện mặt ngoài (mặt tự do) ..................................................... 55

3.5. Trạng thái dừng và sự tới hạn ................................................................... 56
3.6. Lý thuyết một nhóm ................................................................................. 61

3.7. Động học lò phản ứng .............................................................................. 67
3.7.1.

Công thức chung và ứng dụng của phương trình động học điểm ..... 67

3.7.2.

Một nhóm của xấp xỉ notron trễ ...................................................... 76

3.7.3.

Sự xấp xỉ với tốc độ thế hệ neutron trễ không đổi ........................... 80

3.7.4.

Sự xấp xỉ bước nhảy nhanh............................................................. 81

3.7.5.

Bước tăng tức thời .......................................................................... 83

3.7.6.

Phương pháp thả rơi thanh điều khiển ............................................. 84

Chương 4 – THỰC NGHIỆM CHUẨN HÓA NHÓM THANH AN TOÀN BẰNG
PHƯƠNG PHÁP THẢ RƠI THANH TRÊN HỆ THIẾT BỊ MÔ PHỎNG COSI OPR
1000 ...................................................................................................................... 87
4.1. Thí nghiệm chuẩn hóa nhóm thanh an toàn SA, SB bằng phương pháp thả
rơi thanh ............................................................................................................ 87

4.1.1.

Nhóm thanh SA .............................................................................. 87

4.1.2.

Nhóm thanh SB .............................................................................. 93

4.2. Thực nghiệm xác định trạng thái lò phản ứng khi rút từng nhóm thanh SA,
SB ở trạng thái tới hạn có nồng độ Boron 1074ppm........................................... 99
4.2.1.

Rút nhóm thanh SA ........................................................................ 99

4.2.2.

Rút nhóm thanh SB ...................................................................... 101

Chương 5 – ĐÁNH GIÁ VÀ BÀN LUẬN KẾT QUẢ ........................................ 104
5.1. Tổng quan tình hình, mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu ............................. 104
5.2. Đánh giá kết quả nghiên cứu của khóa luận ............................................ 104
5.2.1.

Khảo sát độ mạnh yếu của các nhóm thanh an toàn ...................... 104

5.2.2.

So sánh với phương pháp rút thanh điều khiển.............................. 105

KẾT LUẬN ......................................................................................................... 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 108


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1: Mô hình nhà máy điện hạt nhân sử dụng LPU OPR1000 ........................ 3
Hình 1. 2: Lõi lò OPR 1000 ..................................................................................... 4
Hình 1. 3: Nhóm thanh SA có màu vàng.................................................................. 4
Hình 1. 4: Nhóm thanh SB có màu vàng ................................................................. 5
Hình 1. 5: Nhóm thanh R1 có màu vàng .................................................................. 6
Hình 1. 6: Nhóm thanh R2 có màu vàng .................................................................. 6
Hình 1. 7: Nhóm thanh R3 có màu vàng .................................................................. 7
Hình 1. 8: Nhóm thanh R4 có màu vàng .................................................................. 7
Hình 1. 9: Nhóm thanh R5 có màu vàng .................................................................. 8
Hình 1. 10: Mô hình thùng LPU, các bó thanh trong LPU, bình sinh hơi, bình điều áp
.............................................................................................................................. 12
Hình 1. 11: Bố trí hệ thống làm mát OPR 1000 ..................................................... 14
Hình 1. 12: Sơ đồ kiểm soát hệ thống làm mát ....................................................... 15
Hình 1. 13: Sơ đồ hoạt động của hệ thống làm mát OPR 1000 ............................... 15

Hình 2. 1: Biểu tượng của chương trình CoSi ........................................................ 16
Hình 2. 2: Giao diện hiển thị các chức năng điều khiển ......................................... 17
Hình 2. 3: Giao diện dùng thay đổi các tham số LPU............................................. 17
Hình 2. 4: Giao diện màn hình chính hiển thị phân bố nhóm thanh, hiển thị 2D, 3D,
và các thanh số tức thời ......................................................................................... 18
Hình 2. 5: Nút thoát chương trình .......................................................................... 18
Hình 2. 6: Màn hình điều khiển các nhóm thanh .................................................... 19
Hình 2. 7: Nhận biết vị trí thanh điều khiển được chọn theo mặt cắt ngang LPU ... 20
Hình 2. 8: Độ sâu của các nhóm thanh điều khiển trong lõi LPU ........................... 20
Hình 2. 9: Vị trí trí nhóm thanh được chọn ............................................................ 21
Hình 2. 10: Nhóm thanh điều khiện được lựa chọn ................................................ 21

Hình 2. 11: Công tắc chọn lựa nhóm thanh an toàn, nhóm thanh điều khiển .......... 22
Hình 2. 12: Công tắc chọn chế độ PS group Select. ............................................... 23
Hình 2. 13: Công tắc chọn chế độ hoạt động.......................................................... 23
Hình 2. 14: Khi hoạt động ở chế độ Standby.......................................................... 24
Hình 2. 15: Công tắc lựa chọn từng thanh điều khiển ............................................ 25
Hình 2. 16: Nút rút ra hoặc đưa các thanh điều khiển vào trong lõi LPU................ 25
Hình 2. 17: Biểu đồ thời gian thực ......................................................................... 26


Hình 2. 18: Mô hình 3 chiều của lõi LPU .............................................................. 26
Hình 2. 19: Mô hình 2 chiều của lõi LPU .............................................................. 27
Hình 2. 20: Thể hiện sự thay đổi của các thông số về công suất, nhiệt độ, nồng độ
Boron .................................................................................................................... 27
Hình 2. 21: Nồng độ Boron hiện tại và nồng độ Boron được thêm vào hoặc giảm bớt
.............................................................................................................................. 28
Hình 2. 22: Tổng lượng Boron được thêm vào hoặc rút ra ..................................... 28
Hình 2. 23: Tốc độ gia nhiệt và làm nguội nước làm mát trong LPU ..................... 29
Hình 2. 24: Cảnh bảo công suất vượt quá mức công suất thiết lập ......................... 29
Hình 2. 25: Màn hình thực hiện điều chỉnh các thông số vật lý trong lõi LPU........ 30
Hình 2. 26: Các mục kiểm tra thông số vật lý tại mức công suất thấp .................... 31
Hình 2. 27: Bảng thiết lập đồ thị xu hướng và thang đo ......................................... 31
Hình 2. 28: Các biến số ở mô hình 2D ................................................................... 32
Hình 2. 29: Các lớp ở chế độ 3D............................................................................ 32
Hình 2. 30: Menu chọn công cụ đếm neutron ........................................................ 33
Hình 2. 31: Hộp thoại công cụ đếm neutron ........................................................... 33
Hình 2. 32: Menu chọn thiết lập chế độ người quản trị .......................................... 33
Hình 2. 33: Hộp thoại thiết lập trạng thái tới hạn ................................................... 34
Hình 2. 34: Màn hình thể hiện các thông số sau khi hệ thống thiết lập trạng thái tới
hạn ........................................................................................................................ 34
Hình 2. 35: Thiết lập vị trí mong muốn .................................................................. 35

Hình 2. 36: Kết quả trước và sau khi thiết lập ........................................................ 35
Hình 2. 37: Thiết lập các thông số để thêm Boron ................................................. 36
Hình 2. 38: Lượng Boron được thêm vào .............................................................. 36
Hình 2. 39: Thiết lập các thông số để thêm Boron ................................................. 37
Hình 2. 40: Theo dõi lượng Boron thêm vào .......................................................... 37
Hình 2. 41: Nồng độ Boron đạt giá trị cần thiết lặp 1074ppm ................................ 38
Hình 2. 42: Thiết lập các thông số để gia nhiệt nước làm mát lõi LPU ................... 38
Hình 2. 43: Các thông số nhiệt độ trên màn hình giám sát khi gia nhiệt ................. 39
Hình 2. 44: Quá trình làm nguội nước làm mát ...................................................... 39
Hình 2. 45: Các thông số nhiệt độ trên màn hình giám sát khi làm nguội ............... 39

Hình 3. 1: Sự phụ thuộc của ν vào năng lượng ....................................................... 41
Hình 3. 2: Quá trình phát neutron tức thời ............................................................. 42
Hình 3. 3: Phổ neutron tức thời của 235U .............................................................. 43


Hình 3. 4: Cơ chế phát neutron trễ của các sản phẩm phân hạch ............................ 44
Hình 3. 5: Phổ neutron trễ cho 6 nhóm .................................................................. 47
Hình 3. 6: Sơ đồ minh họa sự dịch chuyển của neutron ra khỏi thể tích đang xét ... 49
Hình 3. 7: Thông lượng liên tục tại mặt tiếp xúc .................................................... 54
Hình 3. 8: Điều kiện biên mặt ngoài ...................................................................... 55
Hình 3. 9: Chu kỳ sống của neutron trong lò phản ứng nhiệt.................................. 61
Hình 3. 10: Mô hình lò trần hình trụ hữu hạn ......................................................... 64
Hình 3. 11: Nghiệm của phương trình nghịch đảo một giờ .................................... 73
Hình 3. 12: Sự phân tán bước nhảy ........................................................................ 79
Hình 3. 13: Phương pháp thả rơi thanh - Lối ra giảm dần bởi sự phân rã của các tiền
tố neutron trễ ......................................................................................................... 85
Hình 3. 14: Độ phản ứng tương đương cho mỗi chiều dài đơn vị (đường cong vi phân).
.............................................................................................................................. 86
Hình 3. 15: Sự biến thiên ở độ phản ứng bởi lượng mà thanh điều khiển được kéo ra

khỏi (đường cong tích phân) .................................................................................. 86

Hình 4. 1: Đồ thị biễn diễn quá trình thay đổi độ phản ứng của nhóm thanh SA khi
rút thanh ở vị trí 8cm ............................................................................................. 88
Hình 4. 2: Đồ thị biễn diễn quá trình thay đổi độ phản ứng của nhóm thanh SA khi
rút thanh ở vị trí 50cm ........................................................................................... 89
Hình 4. 3: Đồ thị biễn diễn quá trình thay đổi độ phản ứng của nhóm thanh SA khi
rút thanh ở vị trí 98cm ........................................................................................... 90
Hình 4. 4: Đồ thị biễn diễn quá trình thay đổi độ phản ứng của nhóm thanh SA khi
rút thanh ở vị trí 200cm ......................................................................................... 91
Hình 4. 5: Đồ thị biễn diễn quá trình thay đổi độ phản ứng của nhóm thanh SA khi
rút thanh ở vị trí 300cm ......................................................................................... 92
Hình 4. 6: Đồ thị biễn diễn quá trình thay đổi độ phản ứng của nhóm thanh SB khi
rút thanh ở vị trí 8cm ............................................................................................. 94
Hình 4. 7: Đồ thị biễn diễn quá trình thay đổi độ phản ứng của nhóm thanh SB khi
rút thanh ở vị trí 50cm ........................................................................................... 95
Hình 4. 8: Đồ thị biễn diễn quá trình thay đổi độ phản ứng của nhóm thanh SB khi
rút thanh ở vị trí 98cm ........................................................................................... 96
Hình 4. 9: Đồ thị biễn diễn quá trình thay đổi độ phản ứng của nhóm thanh SB khi
rút thanh ở vị trí 200cm ......................................................................................... 97


Hình 4. 10: Đồ thị biễn diễn quá trình thay đổi độ phản ứng của nhóm thanh SB khi
rút thanh ở vị trí 300cm ......................................................................................... 99
Hình 4. 11: Đồ thị phổ tích phân và vi phân sự thay đổi độ phản ứng khi rút nhóm
thanh SA ............................................................................................................. 100
Hình 4. 12: Đồ thị phổ tích phân và vi phân sự thay đổi độ phản ứng khi rút nhóm
thanh SB.............................................................................................................. 102

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. 1: Một số thông số của thùng lò [5] ............................................................ 8
Bảng 1. 2: Một số thông số của SG [5] .................................................................... 9
Bảng 1. 3: Mộ số thông số của turbin [5] ............................................................... 10
Bảng 1. 4: Một số thông số của máy phát điện [5] ................................................. 10
Bảng 1. 5: Một số thông số của bình điều áp [5] .................................................... 11
Bảng 1. 6: Một số thông số của hệ thống hơi [5] .................................................... 11
Bảng 1. 7: Một số thông số của RCS ..................................................................... 13

Bảng 3. 1: Số neutron trung bình sinh ra do phân hạch (Keepin 1965) ................... 42
Bảng 3. 2: Suất phát neutron trung bình trong phản ứng phân hạch sử dụng neutron
nhiệt (Blachot 1990) .............................................................................................. 45
Bảng 3. 3: Thông số cho 6 nhóm neutron trễ (IAEA 2014) .................................... 45

Bảng 4. 1: Sự thay đổi độ phản ứng trong quá trình rút nhóm thanh SA .............. 101
Bảng 4. 2: Sự thay đổi độ phản ứng trong quá trình rút nhóm thanh SB ............... 103

Bảng 5. 1: Thống kê độ phản ứng của các nhóm thanh an toàn thu được khi dùng
phương pháp thả rơi thanh điều khiển .................................................................. 104
Bảng 5. 2: Thống kê độ phản ứng của các nhóm thanh an toàn thu được khi dùng
phương pháp rút nhóm thanh điều khiển .............................................................. 105


Khóa luận tốt nghiệp
Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ mô phỏng OPR 1000

MỞ ĐẦU
Ngành hạt nhân ở nước ta ra đời từ năm 1976 và công trình khôi phục Lò phản
ứng hạt nhân Đà Lạt hoàn thành vào cuối năm 1983 đã tạo ra bước phát triển vượt
bậc trong nghiên cứu khoa học và ứng dụng của lĩnh vực này.

Ngày nay, kỹ thuật hạt nhân được ứng dụng có hiệu quả trong nhiều ngành
khác nhau. Đối với một xã hội phát triển, năng lượng hạt nhân đóng góp một vai trò
rất quan trọng. Khả năng ứng dụng của hạt nhân rất rộng từ chăm sóc sức khỏe con
người, thúc đẩy kinh tế, nâng cao tiềm lực khoa học, công nghệ và công nghiệp quốc
gia đến góp phần bảo vệ môi trường, đảm bảo an ninh năng lượng. Điện hạt nhân
trong những năm gần đây rất được quan tâm bởi đây là một nguồn năng lượng sạch
và gần như vô tận. Trên cơ sở khoa học, Việt Nam hoàn toàn có khả năng phát triển
ngành công nghiệp hạt nhân, phục vụ công nghiệp hóa- hiện điện hóa đất nước.
LPU hạt nhân Đà Lạt là LPU hạt nhân duy nhất tại Việt Nam. Từ khi bắt đầu
cho đến hiện nay, LPU hạt nhân Đà Lạt hoạt động với mục đích là sản xuất đồng vị
phóng xạ, phân tích kích hoạt neutron, nghiên cứu cơ bản và ứng dụng công nghệ
hạt nhân vào mục đích phát triển đất nước, huấn luyện và đào tạo c�a nhóm thanh SB khi rút
thanh ở vị trí 98cm

Sự thay đổi độ phản ứng khi rút thanh SB ở vị trí 98cm:
ρ= 1−

n
n

β= 1−

4.4874E − 05
× 0.00713049 = −5.557448959
5.7502E − 08

d. Chuẩn hóa nhóm thanh SB tại vị trí 200cm
Các thông số ban đầu [Power(W); Boron (ppm); Temperature (oC); Reactivity
(pcm):

Trang 96


Khóa luận tốt nghiệp
Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ mô phỏng OPR 1000

 Power= 4.5411E-05
 Boron=1074
 T= 295.80
 Reactivity= 0.89
 Số đếm neutron= 8925.84 neutron/s
 Thông lượng neutron trễ của LPU OPR 1000 β=0.00713049.
 Thiết lập mức công suất cảnh báo 0.01, nồng độ boron=1074 ppm.
 Thiết lập vị trí nhóm thanh SB tại ví trí 200cm, các nhóm thanh điều
khiển còn lại ở vị trí 381cm. Sao đó chọn RUN.
Các thông số sau khi thả rơi thanh tại vị trí 200cm:
 Power= 2.97561E-07
 Boron=1074
 T= 295.80
 Reactivity = -659.85
 Số đếm neutron= 58.64161889 neutron/s

Đồ thị thả rơi nhóm thanh SB tại vị trí 200 cm

Power (W)

4E-05

y = -6E-10x + 3E-07
R² = 0.9975

4E-08
0

50

100

150

200

250

300

350

400

Time (S)

Hình 4. 9: Đồ thị biễn diễn quá trình thay đổi độ phản ứng của nhóm thanh SB khi rút
thanh ở vị trí 200cm

Trang 97


Khóa luận tốt nghiệp
Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ mô phỏng OPR 1000

Sự thay đổi độ phản ứng khi rút thanh SB ở vị trí 200cm:
ρ= 1−

n
n

β= 1−

4.5411E − 05
× 0.00713049 = −1.081060902
2.97561E − 07

e. Chuẩn hóa nhóm thanh SB tại vị trí 300cm
Các thông số ban đầu [Power(W); Boron (ppm); Temperature (oC); Reactivity
(pcm):
 Power= 4.45795E-05
 Boron=1074
 T= 295.80
 Reactivity= 0.89
 Số đếm neutron= 8759.2 neutron/s
 Thông lượng neutron trễ của LPU OPR 1000 β=0.00713049.
 Thiết lập mức công suất cảnh báo 0.01, nồng độ boron=1074 ppm.
 Thiết lập vị trí nhóm thanh SB tại ví trí 300cm, các nhóm thanh điều
khiển còn lại ở vị trí 381cm. Sao đó chọn RUN.
Các thông số sau khi thả rơi thanh tại vị trí 300cm:
 Power =1.50655E-06
 Boron=1074
 T= 295.80
 Reactivity= -148.18

 Số đếm neutron= 297.5917743 neutron/s

Trang 98


Khóa luận tốt nghiệp
Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ mô phỏng OPR 1000

Power (W)

Đồ thị thả rơi nhóm thanh SB tại vị trí 300 cm

y = -2E-09x + 2E-06
R² = 0.9956

2.5E-07
0

100

200

300

400

500

600

Time (S)

Hình 4. 10: Đồ thị biễn diễn quá trình thay đổi độ phản ứng của nhóm thanh SB khi rút
thanh ở vị trí 300cm

Sự thay đổi độ phản ứng khi rút thanh SB ở vị trí 300cm:

ρ= 1−

n
n

β= 1−

4.45795E − 05
× 0.00713049 = −0.20386422
1.50655E − 06

4.2. Thực nghiệm xác định trạng thái lò phản ứng khi rút từng nhóm thanh
SA, SB ở trạng thái tới hạn có nồng độ Boron 1074ppm
4.2.1. Rút nhóm thanh SA
Các thông số ban đầu [Power(W); Boron (ppm); Temperature (oC); Reactivity
(pcm):
 Power= 0.00004236
 Boron=1074
 T= 295.80
 Reactivity= 0.89
 Rút nhóm thanh SA với tốc độ điều khiển Rod Speed = 2cm/s.

Trang 99

Khóa luận tốt nghiệp
Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ mô phỏng OPR 1000

ĐỒ THỊ PHỔ TÍCH PHÂN NHÓM THANH SA
1

Độ phản ứng (pcm)

-199
-399
-599
-799
-999
-1199
-1399
-1599
8

58

108

158

208

258

308

358

408

358

408

Vị trí thanh (cm)

ĐỒ THỊ PHỔ VI PHÂN NHÓM THANH SA
10

Δρ/Δx (pcm/cm)

9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
8

58

108

158

208

258

308

Vị trí thanh (cm)

Hình 4. 11: Đồ thị phổ tích phân và vi phân sự thay đổi độ phản ứng khi rút nhóm thanh
SA

Trang 100


Khóa luận tốt nghiệp
Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ mô phỏng OPR 1000

Sự thay đổi độ phản ứng trong quá trình rút thanh SA:
∆

=

−
=

∆

= 0.87 − (−1510.81) = 1511.7 (
=

)

1511.7 × 10
= 2.120051
0.00713049

Bảng 4. 1: Sự thay đổi độ phản ứng trong quá trình rút nhóm thanh SA

Vị trí (cm)

∆ (pcm)

8

1511.7

2.120051

50

1446.145

2.026866316

98

1197.375

1.677984262

200

454.29

0.6371091

300

106.13

0.14759154

4.2.2. Rút nhóm thanh SB
Các thông số ban đầu [Power(W); Boron (ppm); Temperature (oC); Reactivity
(pcm):






Power= 0.00003889
Boron=1074
T= 295.80
Reactivity= 0.88

Rút nhóm thanh SB với tốc độ điều khiển Rod Speed = 2cm/s.

Trang 101


Khóa luận tốt nghiệp
Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ mô phỏng OPR 1000

ĐỒ THỊ PHỔ TÍCH PHÂN NHÓM THANH SB
1
-999

Độ phản ứng (pcm)

-1999
-2999
-3999
-4999
-5999
-6999
-7999
8

58

108

158

208

258

308

358

408

Vị trí thanh (cm)

ĐỒ THỊ PHỔ VI PHÂN NHÓM THANH SB
70

60

Δρ/Δx (pcm/cm)

50

40

30

20

10

0
8

58

108

158

208

258

308

358

408

Vị trí thanh (cm)

Hình 4. 12: Đồ thị phổ tích phân và vi phân sự thay đổi độ phản ứng khi rút nhóm thanh
SB

Trang 102


Khóa luận tốt nghiệp
Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ mô phỏng OPR 1000

Sự thay đổi độ phản ứng trong quá trình rút thanh SB:
∆

=

−
=

∆

= 0.88 − (−7530.61) = 7531.49 (
=

7531.49 × 10
0.00713049

)

= 10.56237

Bảng 4. 2: Sự thay đổi độ phản ứng trong quá trình rút nhóm thanh SB

Vị trí (cm)

∆ (pcm)

8

7531.49

10.56237369

50

6667.40

9.3493154

98

3959.55

5.5517433

200

770.18

1.080122

300

146.18

0.2037728

Trang 103


Khóa luận tốt nghiệp
Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ mô phỏng OPR 1000

Chương 5 – ĐÁNH GIÁ VÀ BÀN LUẬN KẾT QUẢ
5.1.

Tổng quan tình hình, mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu
Đề tài “ Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh
trên hệ mô phỏng CoSi OPR1000” đã đáp ứng được một số vấn đề về mục tiêu nghiên
cứu, nhiệm vụ thực hành trên hệ mô phỏng CoSi OPR 1000 tại khoa Kỹ thuật hạt
nhân, trường Đại học Đà Lạt.
 Tìm hiểu rõ nguyên lý, cơ cấu, chức năng, cách vận hành hệ thiết bị mô
phỏng OPR1000.
 Nắm rõ cơ sở lý thuyết và cách thực hành đo đạc, thu thập số liệu về độ phản
ứng của thực nghiệm. Từ đó, sử dụng phương pháp thả rơi thanh để chuẩn
hóa nhóm thanh an toàn SA, SB. Khảo sát được độ mạnh yếu của các nhóm
thanh an toàn SA, SB ngay trên hệ mô phỏng CoSi OPR 1000.
 Qua quá trình làm khóa luận này, tôi đã tích lũy được rất nhiều kiến thức về
hệ thiết bị mô phỏng CoSi OPR 1000 qua nhiều tài liệu cũng như sự chỉ bảo
của thầy cô. Có kinh nghiệm tiến hành thực nghiệm, tự tin vận hành, đo đạc,
thu thập và xử lý số liệu. Sau khóa luận này thì tôi hoàn toàn tự tin về việc
điều khiển, vận hành tốt hệ thiết bị mô phỏng CoSi OPR 1000.
5.2.

Đánh giá kết quả nghiên cứu của khóa luận
5.2.1. Khảo sát độ mạnh yếu của các nhóm thanh an toàn

Bảng 5. 1: Thống kê độ phản ứng của các nhóm thanh an toàn thu được khi dùng phương pháp
thả rơi thanh điều khiển

Vị trí (cm)
8

2.1210307

10.5645075

50

2.027658

9.351472626

98

1.67806

5.557448959

200

0.637152

1.081060902

300

0.14763524

0.20386422

Từ bảng số liệu thu được ta thấy độ phản ứng của nhóm thanh SB lớn hơn so
với độ phản ứng của nhóm SA. Nhóm thanh an toàn SA, SB có độ hấp thụ neutron

cao, đặc biệt là nhóm thanh SB có độ hấp thụ neutron cao nhất (cao nhất trong nhóm

Trang 104


Khóa luận tốt nghiệp
Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ mô phỏng OPR 1000

thanh an toàn và điều khiển). Do đó các nhóm thanh này được dùng trong trường hợp
khẩn cấp cần dập lò phản ứng.
Kết quả chuẩn hóa bằng phương pháp thả rơi thanh tương đối chính xác đối
với lò phản ứng OPR 1000 có hệ số

= 0.00713049. Việc thu được kết quả trên

góp phần cung cấp các thông số chính xác cho lò phản ứng OPR 1000.
5.2.2. So sánh với phương pháp rút thanh điều khiển
Bảng 5. 2: Thống kê độ phản ứng của các nhóm thanh an toàn thu được khi dùng phương pháp
rút nhóm thanh điều khiển

Vị trí (cm)
8

2.120051

10.56237369

50

2.026866316

9.3493154

98

1.677984262

5.5517433

200

0.6371091

1.080122

300

0.14759154

0.2037728

Độ phản ứng của nhóm thanh an toàn SA, SB qua phương pháp rút nhóm thanh
được thể hiện trong bảng 5.2. Độ phản ứng nhóm thanh SB lớn hơn độ phản ứng
nhóm thanh SA.
So sánh độ phản ứng của các nhóm thanh an toàn qua hai phương pháp thả rơi
thanh và rút nhóm thanh trong bảng 5.1 và 5.2 ta thấy số liệu cho kết quả xấp xỉ bằng
nhau. Tức là vẫn còn sự chênh lệch nhỏ. Điều này có rất nhiều nguyên nhân như: sai
sót trong thao tác thí nghiệm, ghi nhận giá trị, sai số trong quá trình tính toán làm tròn
số… Tuy nhiên, độ phản ứng của SB vẫn lớn hơn độ phản ứng của SA.
Phương pháp rơi thanh là một trong số các phương pháp được áp dụng phổ

biến để hiệu chuẩn các thanh điều khiển. Phương pháp này có thuận lợi là có thể tiến
hành nhanh, an toàn và có thể đo được độ phản ứng âm lớn đưa vào vùng hoạt và là
phương pháp đưa ra kết quả chính xác nhất vì được đo đạc và tính toán có tính độc
lập nhất.

Trang 105


Khóa luận tốt nghiệp
Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ mô phỏng OPR 1000

Ta thấy tại đồ thị phổ vi phân của các nhóm thanh an toàn khi thực hiện phương
pháp rút thanh, độ phản ứng tương đương cho mỗi chiều dài đơn vị đạt cực đại khi
các thanh ở vị trí tâm của lõi lò phản ứng. Trong khi đó ở đồ thị tích phân, độ phản
ứng tăng dần khi rút dần thanh điều khiển, do đó đường cong tích phân đạt cực đại
tại vị trí 381.

Trang 106


Khóa luận tốt nghiệp
Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ mô phỏng OPR 1000

KẾT LUẬN
Khóa luận ‘‘Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi
thanh trên hệ mô phỏng CoSi OPR1000” đã khảo sát, đánh giá được độ mạnh hay
yếu của các nhóm thanh an toàn. Làm rõ tầm quan trọng của từng nhóm thanh an toàn
khi tham gia vào quá trình vận hành, điều khiển lò phản ứng. Thu được đồ thị phổ
tích phân, đồ thị phổ vi phân bằng cách xác định độ thay đổi phản ứng khi thay đổi
vị trí các nhóm thanh trong lò phản ứng, thu được các giá trị tính toán, xử lý số liệu

thực nghiệm cho từng nhóm thanh trên hệ thiết bị mô phỏng CoSi OPR 1000. Sự
chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh cho ta kết quả
chính xác hơn các phương pháp khảo sát còn lại ( phương pháp chu kỳ, phương pháp
nhân nguồn neutron, phương pháp so sánh, phương pháp kéo ra khỏi nguồn
neutron..).
Đề tài này bao gồm các vấn đề mang tính chất cơ sở, nguồn tư liệu cơ bản thiết
thực cho các bạn tham khảo để quan sát các bài thí nghiệm. Kết quả thu được từ khóa
luận này sẽ đóng góp vào kho tư liệu tham khảo để giúp cho sinh viên ngành Kỹ thuật
hạt nhân và các chuyên ngành liên quan khác tham khảo áp dụng vào các bài tính
toán, thí nghiệm khác. Ngoài ra, kết quả thu được này còn giúp chúng ta có cái nhìn
tổng quan hơn, cung cấp kiến thức và sự hiểu biết về nguyên lý, cấu trúc, quá trình
vận hành lò phản ứng hạt nhân OPR 1000, giúp mọi người am hiểu hơn về lĩnh vực
năng lượng hạt nhân.
Hệ mô phỏng CoSi OPR 1000 vẫn còn mới, vừa được trường Đại học Đà Lạt
tiếp nhận chưa lâu, nên kinh nghiệm cho quá trình vận hành thực hiện các thí nghiệm
đo đạc còn chưa nhiều. Trải qua nhiều lần nghiên cứu, đọc tài liệu về hệ mô phỏng
CoSi OPR 1000 và cơ sở lí thuyết lò phản ứng mới có thể tiến hành thực nghiệm
thành công, đối chiếu kết quả thu thập được, xử lý số liệu thực nghiệm chính xác
nhất. Hi vọng kết quả thu được trong khóa luận này sẽ là tài liệu tham khảo có ích để
mọi người hiểu thêm và an tâm hơn khi đến với ngành Kỹ thuật hạt nhân.

Trang 107


Khóa luận tốt nghiệp
Chuẩn hóa các nhóm thanh an toàn bằng phương pháp thả rơi thanh trên hệ mô phỏng OPR 1000

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Hai, (2015), Tiếp nhận hệ thiết bị mô phỏng LPU hạt nhân, Người lao
động, truy cập ngày 10 tháng 10 năm 2017, < />[2]. Jean Koclas, Neutronic Analysis of Reactors, Editions de l’ Ecole

Polytechnique de Montreal, Canada, 1998.
[3]. Daniel Rozon, Introduction to Nuclear Reactor Kinetics, Editions de l’
Ecole Polytechnique de Montreal, Canada, 1997.
[4]. Saed Dababneh, Leture note: Nuclear Reactor Theory, JU, Second
Semester, 2008 – 2009.
[5]. Dan, G. C. (2010), Handbook of nuclear engineering, Spinger, New
York.
[6]. James J. Duderstsdt, Louis J. Hamilton Nuclear Reactor Analysis, John
Wiley & Sons, USA, 1976.
[7]. H. van Dam, T.H.J.J. van der Hagen, J.E. Hoogenboom, Nuclear
Reactor Physics, Delft University of Technology, The Netherlands, 2005.
[8]. Kim,S.H. (2011), Nuclear reactor system engineering,UNIST,Ulsan.
[9]. Lamarsh, J. R. (1966), Introduction to nuclear reactor theory, Third
Edition, Addison Wesley Publishing, New Jersey.
[10]. Program user manual (2014). CRI – KHNP.
[11]. Choi, Y.S. (2014), Zero Power Physics Test by using CoSi for
OPR1000, KHNP, Busan.
[12]. Lewis, E. E. (2008), Fundamentals of Nuclear Reactor Physics,
California Academic Press, San Diego.

Trang 108