איך מחשבים את כמות הרדיואקטיביות בליבת הכור?

C. Castagna and E. Gilad, 2022,
Study of radionuclide inventory in nuclear fuel under uncertainties in boron concentration using high-fidelity models, International Journal of Energy Research, 46(6), 8007-8019 [LINK] [PDF]

​אנרגיה גרעינית מהווה משאב אנרגיה חיוני במדינות רבות ברחבי העולם, הודות לתרומתה לאספקת חשמל אמינה, בטוחה, נקייה (אפס פליטה) ורציפה, כולל במהלך מגיפת הקורונה, המלחמה באוקראינה ואסונות טבע. מדינת ישראל מעוניינת להוסיף מקורות אנרגיה גרעינית לתמהיל משאבי האנרגיה העתידיים שלה. בפרט, מדינת ישראל מתעניינת בטכנולוגיה חדשנית של תחנות כוח גרעיניות - הכור המודולרי הקטן (Small Modular Reactor). כור זה מעורר עניין רב בקהילה הגרעינית הבינלאומית הודות לבטיחות המשופרת שלו, התחרותיות הכלכלית וזמן הבנייה הקצר שלו.

עם זאת, תחנת כוח גרעינית בישראל תיחשב למתקן אסטרטגי, והשמדתה עקב פיגועי טרור או פעילות מלחמה היא תרחיש שיש להתייחס אליו. איום זה ייחודי למדינת ישראל וכולל טילים מדויקים המכסות את כל שטח ישראל.

סימולציות מחשב מדויקות של מצאי החומרים הרדיואקטיביים בליבת הכור מספקות את הנתונים הדרושים לניתוח סיכונים והערכת סכנות חשיפה לציבור. במקרי תקלה, במהלכם עלולה להתרחש פליטה של חומרים רדיואקטיביים לאטמוספירה, בריאות הציבור עלולה להיות מושפעת. מאמרנו החדש, שפורסם לאחרונה, נועד לספק נקודת מבט חדשנית ותובנות פיסיקליות מעמיקות יותר לגבי ההשלכות של הנחות שונות בתהליך החישוב על הערכת המצאי הרדיואקטיבי בליבה. בורון מסיס במים משמש בכורי כוח רבים לצורך שליטה בריאקטיביות הליבה ועל מנת להגיע לקריטיות. המאמר שלנו עוסק בהשפעות של הנחות שונות לגבי ריכוז הבורון בליבת הכור על תוצאות החישובים.

תוצאות המחקר שלנו מצביעות על כך שסטייה מריכוז הבורון הקריטי במהלך החישוב עשויה להוביל לאי-דיוקים משמעותיים בחישוב כמות החומרים הרדיואקטיביים בליבה במהלך מחזור ההקרנה, אשר נוטים להצטמצם לקראת סוף המחזור. התהליכים הפיסיקליים העומדים בבסיס התנהגות זו נחקרו לעומק באמצעות מודלים ממוחשבים וחישובי מונטה קרלו. המתודולוגיה המוצגת במחקר זה יכולה לשמש לניתוח שיטתי של אי-ודאויות ורגישויות על מנת לשפר את הערכת ההשלכות של פליטת חומרים רדיואקטיביים לאטמוספירה במקרה של תקלה.