Nghiên cứu các khía cạnh vật lý của lò phản ứng hạt nhân tiên tiến

Nhằm cải thiện tính an toàn và bền vững của lò phản ứng hạt nhân tiên tiến, PGS. TS. Trần Hoài Nam và các cộng sự tại Trường Đại học Duy Tân đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu các khía cạnh vật lý của lò phản ứng hạt nhân tiên tiến”.

Để đạt được mục tiêu này, nghiên cứu tập trung vào việc cải tiến thiết kế và vận hành lò phản ứng: cụ thể là tiến hành nghiên cứu trên các thiết kế vùng hoạt lò phản ứng và nhiên liệu để nâng cao các đặc trưng vùng hoạt, tính chất nhiệt và an toàn vận hành của các Lò phản ứng nước nhẹ (LWRs) hiện nay, đồng thời tiếp tục nghiên cứu ứng dụng các chất hấp thụ dạng hạt nhằm cải thiện đặc trưng vùng hoạt, giảm hàm lượng boron hòa tan và tăng độ dẫn nhiệt cho LWRs; cũng như phát triển các phương pháp mô phỏng để xử lý dao động của nhiên liệu và vùng hoạt. Ngoài ra, đề tài hướng tới việc phát triển chu trình nhiên liệu và thiết kế lò phản ứng mới bằng cách phát triển các phương pháp mô phỏng để mô hình hóa chu trình tiếp nhiên liệu liên tục và nghiên cứu các chu trình nhiên liệu tiên tiến áp dụng cho Lò phản ứng viên bi (PBRs), cùng với việc nghiên cứu các thiết kế mới của nhiên liệu và vùng hoạt lò phản ứng nhằm tăng dự trữ an toàn của các loại Lò phản ứng nhanh làm mát bằng natri (SFR) và Lò phản ứng nhanh làm mát bằng khí (GCFR). Đặc biệt là đi sâu khảo sát các tính chất động học và các quá trình chuyển tiếp của Lò phản ứng muối nóng chảy (MSR), cũng như các đặc trưng ở trạng thái cân bằng đối với dao động của dòng chảy nhiên liệu, nhận thấy rằng MSR có các đặc trưng vật lý rất khác biệt so với các loại lò phản ứng khác với vùng hoạt cố định do sự vận chuyển và lan truyền của các neutron trễ. Cuối cùng, đề tài khai thác dữ liệu vận hành của lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu Đà Lạt để tạo tiền đề cho các nghiên cứu thiết kế sơ bộ lò phản ứng nghiên cứu đa mục tiêu mới. 

Các nội dung nghiên cứu đã đề tài thực hiện bao gồm:

- Nghiên cứu thiết kế nhiên liệu và vùng hoạt lò phản ứng nước áp lực (LWRs) cụ thể là công nghệ PWR và VVER nâng cao độ an toàn vận hành lò đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu.

- Phát triển tính toán mô phỏng nhiễu neutron gây bởi các dao động cụm nhiên liệu cũng như vùng hoạt. Thực hiện các tính toán liên quan đến dao động nhiên liệu và vùng hoạt của lò PWR và phân tích nhiễu neutron.

- Phát triển mô hình mô phỏng vùng hoạt lò phản ứng thế hệ IV. Nghiên cứu các thiết kế mới về nhiên liệu và vùng hoạt lò phản ứng để cải thiện hiệu suất sử dụng nhiên liệu và tang độ an toàn vận hành lò. Nghiên cứu khảo sát các nghiệm và lời giải cho bài toán mô hình lò phản ứng MSR, và các quá trình Vật lý các đặc trưng động học của lò phản ứng.

- Phát triển thành công phương pháp tìm kiếm tối ưu hiện đại Evolutionary Simulated Annealing (ESA) và thuật toán tiến hóa vi phân cải tiến (SHADE) và áp dụng cho quá trình thiết kế vùng hoạt lò phản ứng hạt nhân VVER-1000, công nghệ lò phản ứng nước áp lực của Nga. Thuật toán gen di truyền (GA) và thuật toán tiến hóa vi phân đã được phát triển và khảo sát dựa trên bài toán tối ưu lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt với cấu hình độ giàu cao.

- Nghiên cứu đánh giá độ an toàn bức xạ bên trong tòa nhà lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt trong giai đoạn chuyển đổi nhiên liệu hoàn toàn từ độ giàu cao sang độ giàu thấp.

- Đánh giá các thư viện hạt nhân mới nhất đối với các tính toán vật lý tại trạng thái tới hạn của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Phân tích độ nhay và độ bất định của số liệu tiết diện phản ứng của một số đồng vị quan trọng lên kết quả tính toán tới hạn cấu hìnhđộ giàu cao được thực hiện.

Kết quả của đề tài đã được công bố rộng rãi trên các ấn phẩm khoa học uy tín. Cụ thể, có 03 bài báo trên các tạp chí ISI, trong đó 02 bài đăng trên tạp chí Nuclear Engineering and Design và 01 bài trên tạp chí Annals of Nuclear Energy. Ngoài ra, nghiên cứu còn có 01 bài báo quốc tế uy tín khác, 01 bài trên tạp chí Scopus và 01 bài trên tạp chí quốc gia uy tín. Đề tài cũng được trình bày tại 05 báo cáo trong các hội nghị khoa học quốc tế và trong nước. Về mặt đào tạo, nghiên cứu đã góp phần hỗ trợ 02 nghiên cứu sinh và 01 học viên cao học bảo vệ thành công luận văn tốt nghiệp của họ.

Đề tài đã được hoàn thành với chất lượng tốt, kết quả thể hiện qua các công bố trên các tạp chí quốc tế uy tín trong chuyên ngành Năng lượng và Kỹ thuật hạt nhân. Các kết quả thu được là tiền đề cho các phát triển nghiên cứu sâu hơn, và tập trung vào các kết quả lớn có thể công bố trên các tạp chí ISI uy tín trong chuyên ngành.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21526/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

Vista.gov.vn