Ağır iyon sıkıştırmalı füzyon reaktörlerinde SS-304 çeliğinin nötron radyasyonu altında yıpranmasının analizi

Abstract

AĞIR İYON SIKIŞTIRMALI FUZYON REAKTÖRLERİNDE SS-304 ÇELİĞİNİN NÖTRON RADYASYONU ALTINDA YIPRANMASININ ANALİZİ (Doktora Tezi) Apdulmutalip ŞAHİNASLAN GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Mart 1997 ÖZET IFE (Inertial Füzyon Enerjisi) reaktör odasında değişken kalınlıkta farklı soğutucular kullanılmasıyla, blanket malzemedeki her bir atomun yer değiştirmesi (DP A) ve helyum gaz üretimi nedeniyle malzeme yıpranmasına ilave olarak akışkandaki, trityum üretimi ve enerji absorpsiyonu araştınlmıştır. Örneğin HYLIFE-II'de (IFE reaktör dizaynında) enerji dönüşümünde kullanılan odalara verilen Flibe (Lİ2BeF4), naturel lityum ve LinPbga'in her biri ötektik soğutucu ve duvar koruyucudur. SS-304 yapısal malzemesi, malzeme korunması (30 yıllık çalışma için DPA<100 ve He<500 appm) ve sığa gömülebilme kriteri, yeterli trityum üretimi (TBR=1.1) ile amaçlanan enerji dönüşümünde yararlı enerji yoğunluğuna, soğutucu bölge kalınlıkları Flibe için 56 cm, naturel lityum için 160 cm ve Liı7Pb83 için 170 cm değerleriyle ulaşıldı. Malzeme yıpranması araştırmaları, aynı blanket için SiC ve grafitten yapılmış olan yapı malzemeleri için de yapılarak, çalışma genişletilmiştir. Grafit içerisindeki DPA değerleri ve He üretim oranlan SS-304'dekilerle benzer özellik göstermektedir. Bununla birlikte, SS-304 ve grafit için benzerlik gösteren bu değerler SiC içerisinde çok yüksek olmaktadır. Bilim Kodu Anahtar Kelimeler Sayfa Adedi Tez Yöneticisi 625.05.05 DPA, TBR, HYLIFE-II, IFE. 100 Prof. Dr. Sümer ŞAHİN

ANALYSIS OF MATERIAL DAMAGE UNDER NEUTRON IRRADIATION IN SS-304 IN HEAVY ION DRIVEN INERTIAL FUSION REACTORS (Ph.D. Thesis) Abdulmuttalip ŞAHİNASLAN GAZİ UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY March 1997 ABSTRACT Material damage through displacements per atom (DPA) and helium gas production, as well as the tritium breeding and energy absorption in an IFE (Inertial Fusion Energy) reactor chamber have been investigated with variable coolant zone thickness using different liquids. Examples are given for HYLIFE-II (an IFE reactor design) energy conversion chambers using Flibe (Li2BeF4), natural lithium and Lii7Pbg3 eutectic as both coolant and wall protection. To achieve a useful energy density for energy conversion purposes with sufficient tritium breeding (TBR= 1.1), material protection (DPA< 100 and He < 500 appm in 30 years of operation) and shallow burial criteria, coolant zone thickness values are found to be 56 cm for Flibe, 160 cm for natural lithium and 170 cm for LinPbg3 with SS-304 as structural material. Material damage investigations are extended to structural materials made of SiC and graphite for the same blanket. DPA values and He production rates in graphite turn out to be comparable to those in SS-304. However, they are higher in SiC, as compared to SS-304 and graphite. Secience code Key Words Page number Adviser 625.05.05 DPA, TBR, HYLIFE-II, IFE. 100 Prof. Dr. Sümer ŞAHİN