انجمن حفاظت در برابر اشعه ایران مجله سنجش و ایمنی پرتو 23225971 14 2 2025 08 23 Optimization of VVER-1000 reactor fuel assembly design with performance improvement approach بهینه‌سازی طراحی مجتمع‌های سوخت راکتور VVER-1000 با رویکرد بهبود عملکرد با استفاده از کد DRAGON4 67 76 115088 10.22052/rsm.2025.256720.1124 FA امید حلال خور گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه مازندران، صندوق پستی 13534–47416، بابلسر، ایران امیر پایانی سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی 1339-14155، تهران، ایران Journal Article 2025 04 20 To optimize the design of a nuclear fuel assembly, it is necessary to investigate the geometric and dimensional characteristics, as well as the material properties used in it, from neutronic, thermomechanical, and thermohydraulic aspects. In this research, the optimization of the design of a fuel assembly of VVER-1000 reactor has been investigated from a neutron perspective using the DRAGON4 cell calculation and fuel consumption code. The criterion parameters include the effective multiplication factor, the concentration of uranium-235 and 238 isotopes, plutonium-239, 240, 241, and 242, xenon-135, and samarium-149, which are considered as fuel performance indicators. The importance of these isotopes lies in their role in fission reactions, energy production, and nuclear waste effects. Using the capabilities of the mentioned code, the impact of changes in the geometric parameters of the fuel assembly, including the diameter of the central hole of the fuel pellet, the thickness of the fuel pellet, the gap between the fuel pellet and the cladding, and the thickness of the cladding on the criterion parameters has been investigated. The range of changes in these parameters has been considered from a 50% decrease to a 240% increase compared to the current design value.<br />Sensitivity analysis results show that the thickness of the fuel pellet has the greatest impact on changes in the criterion parameters. In other words, changes in the thickness of the fuel pellet cause significant changes in the effective multiplication factor and the concentration of various isotopes. Additionally, a reduction in the geometric parameters of the fuel assembly generally leads to improved criterion parameters and better fuel performance. The findings of this research can be used in the optimal design of VVER-1000 reactor fuel assemblies and the improvement of their performance. برای بهینه‌سازی طراحی یک مجتمع سوخت هسته‌ای لازم است مشخصه‌های هندسی و ابعادی، خواص مواد به‌کار رفته در آن از جنبه‌های نوترونی، ترمو‌مکانیکی و ترموهیدرولیکی مورد بررسی قرار گیرد. در این پژوهش، بهینه‌سازی طراحی یک مجتمع سوخت راکتور VVER-1000 با استفاده از کد محاسبات سلولی و مصرف سوخت DRAGON4 از نقطه نظر نوترونی مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای معیار شامل ضریب تکثیر مؤثر، غلظت ایزوتوپ‌های اورانیوم 235 و 238، پلوتونیوم 239، 240، 241 و 242، زینان 135 و ساماریوم 149 به عنوان شاخص‌های عملکردی سوخت در نظر گرفته شده‌اند. اهمیت این ایزوتوپ‌ها به‌دلیل نقش آن‌ها در واکنش‌های شکافت، تولید انرژی و همچنین اثرات پسماند هسته‌ای است. با استفاده از قابلیت‌های کد مذکور، تأثیر تغییرات پارامترهای هندسی مجتمع سوخت از جمله قطر حفره مرکزی قرص سوخت، ضخامت قرص سوخت، گپ بین قرص سوخت و غلاف و ضخامت غلاف بر پارامترهای معیار مورد بررسی قرار گرفته است. دامنه تغییرات این پارامترها از 50 درصد کاهش تا 240 درصد افزایش نسبت به مقدار طراحی فعلی در نظر گرفته شده است. نتایج تحلیل حساسیت نشان می‌دهد که ضخامت قرص سوخت بیشترین تأثیر را بر تغییرات پارامترهای معیار دارد. به عبارت دیگر، تغییرات در ضخامت قرص سوخت باعث تغییرات قابل توجهی در ضریب تکثیر مؤثر و غلظت ایزوتوپ‌های مختلف می‌شود. همچنین، کاهش در پارامترهای هندسی مجتمع سوخت به طور کلی منجر به بهبود پارامترهای معیار و عملکرد بهتر سوخت می‌شود. یافته‌های این پژوهش می‌تواند در طراحی بهینه مجتمع‌های سوخت راکتور VVER-1000 و بهبود عملکرد آن‌ها مورد استفاده قرار گیرد. https://rsm.kashanu.ac.ir/article_115088_30ae9c2e19b981ae5fff3b1a6217f86d.pdf