Çift akışkanlı reaktörlerin nötronik analizi
[ X ]
Tarih
2024
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Sinop Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Bu çalışmanın amacı, Çift Akışkanlı Reaktör (DFR) tasarımları olan DFRs ve DFRm konseptlerinde farklı yakıt ve malzemeler kullanılarak reaktörlerin nötronik davranışlarını incelemektir. Bu amaçla, DFRs konsepti için ThCl4-PuCl3 ve NaCl-ThCl4-PuCl3 yakıt tuzları önerilmiş, ayrıca (silisyum karbür) SiC yakıt tüpü geometrisi değiştirilmiş ve reaktörde (itriyum hidrat) YH1,85 ve (magnezyom oksit-berilyum oksit) MgO-BeO malzemeleri varlığında reaktörün nötronik davranışları analiz edilmiştir. Yakıt tüpüne 0,05 cm kalınlıkta YH1,85 eklenerek termal DFRs reaktörü elde edilmiştir. Burada önerilen yakıtların ömrünü artırmak ve yakıt yeniden işleme sürecini basitleştirmek amacıyla ThCl4-PuCl3 blanketi önerilmiştir. Sonuçlar, ThCl4-PuCl3 blanketinin yakıt ömrünü uzattığını ve pozitif sıcaklık katsayılarına ulaşıldığını göstermiştir. Bu blanketin yakıt ömrü üzerindeki etkisi göz önüne alınarak, gelecekte negatif sıcaklık katsayısına sahip kompozisyonlar optimize edilebilir. DFRm konseptinde ise, U-Cr yerine daha düşük erime sıcaklığına sahip U-Mn ve U-Fe yakıtları önerilmiştir. Sonuç olarak U-Mn yakıtı U-Cr yakıtı ile çok benzer davranış sergilemiştir. Böylece U-Mn yakıtı kullanarak DFRm reaktörünün çalışma sıcaklık aralığı genişletilerek U-Cr yakıtında elde edilen yakıt ömrüne ulaşılmıştır. U-Fe yakıt ise düşük fisil içeriği ile daha kısa yakıt döngüsü ömrü sağlasa da sıcaklık katsayılarının negatif olması sayesinde referans DFRm için potansiyel bir aday olarak değerlendirilmiştir. Bunlara ek olarak DFRm'de SiC malzemesi yerine MgO-BeO seramik yavaşlatıcı malzemesinin davranışları incelenmiştir. MgO BeO, nötronik açıdan SiC ile çok benzer davranış gösterse de U-Fe yakıtı kullanıldığı durumda yavaşlatıcı katsayısı YDB'de pozitif elde edilmiştir. MgO-BeO malzemesinin termal iletkenlik katsayısının SiC'dan düşük olması da göz önünde bulundurulduğunda her iki yakıt için yakıt tüpü olarak SiC kullanılması önerilmektedir. Sonuç olarak, DFRm konsepti yüksek güç yoğunluğu, uzun yakıt ömrü ve kompakt yapısıyla mikro reaktör tasarımı için umut vaat etmektedir. Elde edilen bulgular, yakıt ve blanket kompozisyonlarının optimizasyonu için temel sağlayabilir.
The aim of this study is to investigate the neutronic behavior of reactors in the Dual Fluid Reactor (DFR) designs, specifically the DFRs and DFRm concepts, using various fuels and materials. For the DFRs concept, ThCl4-PuCl3 and NaCl-ThCl4-PuCl3 fuel salts have been proposed. Additionally, the geometry of the silicon carbide (SiC) fuel tube has been modified, and the reactor's neutronic behavior has been analyzed with yttrium hydride (YH1.85) and magnesium oxide-beryllium oxide (MgO-BeO) materials. A thermal DFRs reactor has been achieved by adding 0.05 cm thick YH1.85 to the fuel tube. To extend the fuel lifespan and simplify the fuel reprocessing process, a ThCl4-PuCl3 blanket has been proposed. The results show that the ThCl4-PuCl3 blanket prolongs fuel life and achieves positive temperature coefficients. Future optimization of compositions with negative temperature coefficients may be possible. In the DFRm concept, U-Mn and U-Fe fuels with lower melting points have been suggested instead of U-Cr. U-Mn fuel exhibits similar behavior to U-Cr fuel, thereby extending the operating temperature range of the DFRm reactor and achieving the same fuel lifespan as with U-Cr fuel. Although U-Fe fuel results in a shorter fuel cycle life due to its lower fissile content, its negative temperature coefficients make it a potential candidate for reference DFRm reactors. Additionally, the behavior of MgO-BeO ceramic moderator materials has been examined as a replacement for SiC in DFRm. While MgO-BeO shows similar neutronic behavior to SiC, it has a positive moderator coefficient in BOL when using U-Fe fuel. Given its lower thermal conductivity compared to SiC, SiC is recommended as the fuel tube material for both fuels. Overall, the DFRm concept shows promise for micro reactor design due to its high power density, long fuel life, and compact structure. The findings provide a basis for optimizing fuel and blanket compositions.
The aim of this study is to investigate the neutronic behavior of reactors in the Dual Fluid Reactor (DFR) designs, specifically the DFRs and DFRm concepts, using various fuels and materials. For the DFRs concept, ThCl4-PuCl3 and NaCl-ThCl4-PuCl3 fuel salts have been proposed. Additionally, the geometry of the silicon carbide (SiC) fuel tube has been modified, and the reactor's neutronic behavior has been analyzed with yttrium hydride (YH1.85) and magnesium oxide-beryllium oxide (MgO-BeO) materials. A thermal DFRs reactor has been achieved by adding 0.05 cm thick YH1.85 to the fuel tube. To extend the fuel lifespan and simplify the fuel reprocessing process, a ThCl4-PuCl3 blanket has been proposed. The results show that the ThCl4-PuCl3 blanket prolongs fuel life and achieves positive temperature coefficients. Future optimization of compositions with negative temperature coefficients may be possible. In the DFRm concept, U-Mn and U-Fe fuels with lower melting points have been suggested instead of U-Cr. U-Mn fuel exhibits similar behavior to U-Cr fuel, thereby extending the operating temperature range of the DFRm reactor and achieving the same fuel lifespan as with U-Cr fuel. Although U-Fe fuel results in a shorter fuel cycle life due to its lower fissile content, its negative temperature coefficients make it a potential candidate for reference DFRm reactors. Additionally, the behavior of MgO-BeO ceramic moderator materials has been examined as a replacement for SiC in DFRm. While MgO-BeO shows similar neutronic behavior to SiC, it has a positive moderator coefficient in BOL when using U-Fe fuel. Given its lower thermal conductivity compared to SiC, SiC is recommended as the fuel tube material for both fuels. Overall, the DFRm concept shows promise for micro reactor design due to its high power density, long fuel life, and compact structure. The findings provide a basis for optimizing fuel and blanket compositions.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences, Nükleer Mühendislik
