Reaktorigeometria

Reaktorigeometria on ydinfysiikan ja ydinenergian ala, joka kuvaa ydinreaktorin ytimen sekä siihen liittyvien rakennelmien tilamuotoa ja sijoittelua. Keskeisiä elementtejä ovat polttoaineen pinot, moderaattorin tilat, jäähdytysnesteen kanavat sekä heijastajat ja tukirakenteet. Geometrian tavoitteena on hallita neutronivirtaa, varmistaa kriittisyys ja mahdollistaa turvallinen sekä tehokas lämmönsiirto.

Geometrialla on suora vaikutus neutronien liikkeeseen ja siten reaktorin toimintaan. Eri lattia- eli hila-tyypit sekä polttoaineen pinon järjestelyt vaikuttavat fissiokohdille syntyvään neutronimäärään, burnup-profiiliin ja tehonjakautumiseen. Hyvä geometria minimoi tehonpeaksin ja tasoittaa kuormitusta sekä helpottaa jäähdytyksen hallintaa.

Tyypillisiä geometrian elementtejä ovat polttoaineen pinon hila ja sen lattiarakenne (neliö- tai kuusikulmainen verkko), jäähdytysjärjestelmän kanavien sijoitus sekä reunan heijastajat. Eri reaktorityypeissä geometria valitaan vastaamaan sekä neutronic- että termohydraulisia vaatimuksia.

Analysointiin käytetään sekä diffuusi- että transporttianalyysiä sekä Monte Carlo -menetelmiä. Esimerkkejä ohjelmistoista ovat MCNP, Serpent ja SCALE. Geometrian kuvaus on kriittinen osa malleja, ja pienet toleranssit voivat vaikuttaa tuloksiin.

Reaktorigeometria on keskeinen osa sekä uuden reaktorin suunnittelua että turvallisuus- ja suorituskykyanalyysiä. Se määrittää tehonjaon, burnupin kehityksen ja jäähdytyksen suunnittelun sekä kriittisten tilojen hallinnan.