Design and safety analysis of a lead-cooled research reactor
Tid: Fr 2025-06-13 kl 14.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/68258737448
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fysik, Kärnenergiteknik
Respondent: Fredrik Dehlin , Kärnvetenskap och kärnteknik
Opponent: Professor Eugene Shwageraus, University of Cambridge, United Kingdom
Handledare: Janne Wallenius, Kärnvetenskap och kärnteknik; Ignas Mickus, Kärnvetenskap och kärnteknik
QC 2025-05-14
Abstract
Denna sammanfattningsavhandling presenterar ett arbete som fokuserar på design och säkerhetsanalys av den lilla blykylda forsknings- och demonstrationsreaktorn SUNRISE-LFR—det första steget mot att bygga nästa generations reaktor i Sverige. Två versioner av SUNRISE-LFR presenteras, där avsaknaden av tillgång till uran med en anrikning över 10 wt.% 235U/U var anledningen till att en ny design behövde tas fram. Karakterisering av reaktorernas neutronfysikaliska egenskaper har genomförts med Monte Carlokoden Serpent 2, och deras beteende under utökade konstruktionstillstånd (Design Extension Conditions, DEC) analyseras med den internt utvecklade koden BELLA samt den etablerade snabbreaktorkoden SAS4A/SASSYS-1. En analytisk metod för att designa en passivt säker blykyld reaktor härleds och används för att föreslå härdkonfigurationen för SUNRISE-LFR. Denna metod expanderas för att möjliggöra en semianalytisk dimensionering av det passiva hjälpkylsystem för reaktorkärlet (Reactor Vessel Auxiliary Cooling System, RVACS) i syfte att säkerställa bränslekapslingens integritet under en oskyddad totalförlust av elförsörjning (Unprotected Station Blackout, USBO) transient. Modellen vidareutvecklas för att utvärdera hur systemtemperaturerna påverkas under USBO transienter vid användning av kärnbränsle med olika aktinidsammansättningar. Det visas att aktinidsammansättningar med låga halter av americium och plutoniumisotopen 241Pu är gynnsamma för kapslingsintegriteten. Avhandlingen undersöker även hur kylmedelscirkulation påverkar den totala neutronaktiveringen av bly under reaktorns driftstid. Det visas att en tillräckligt ren blyvektor—särskilt med låg silverhalt—kan möjliggöra friklassning av kylmediet inom rimlig tid efter avveckling, utan behov av slutförvaring. Denna avhandling utgör både en grund och ett första steg i det fortsatta arbetet med att utveckla, licensiera och i slutändan bygga en blykyld reaktor i Sverige.