Calculation of critical mass for fission chain reaction
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
Belirli enerjilerdeki nötronlar bölünebilir çekirdeklerle çarpışarak onların fisyon sonucu farklı kütlelerdeki parçalarına ayrılmalarına sebep olabilirler. Her bir bölünme sonrası yeni nötronlar üretileceğinden, sürdürülebilir zincir reaksiyonun devamı için herhangi tip nükleer reaktörün merkezinde belli miktarda bölünebilir madde bulunması gerekmekdir. Nötronların hedef çekirdeklerle çarpışması olayı tamamen raslantısal bir durum olduğundan sürdürülebilir zincir reaksiyonu için gerekli kütle miktarının hesabının yapılması gerekmektedir. Kritik kütle ifadesine; herhangi bir geometride nükleer zincir reaksiyonunun sürdürülebilirliği için ihtiyaç duyulan bölünebilir maddenin en az miktarına denildiği bilinmektedir. Bölünebilir malzemenin kritik kütle miktarının maddenin reaksiyon tesir kesit alanına, maddenin yoğunluğuna, şekline, saflığına, zenginleştirme oranına vb. bağlı olduğu çok açıktır. Bu sebeple, difüzyon denkleminin çözümleri çok önemlidir. Tek-grup zamandan-bağımsız difüsyon denkleminin çözümleri analitik olarak elde edildikten sonra sonuçlar Monte Carlo Metodu kullanılarak yazılan bilgisayar programının üç temel geometri için yapılan kritik kütle hesabı sayısal sonuçları ile karşılaştıtılmıştır. Yaşam faktörü, f_s, (ki çoğaltım faktörü, k, de denilen) parametresi kritiklik şartı için bu geometrilerde hesaplanmış ve sonuçlar her bir geometri için Tablo halinde sunulmuştur. Monte Carlo Metodu ile yaptığımız sayısal hesaplamalarımız, analitik sonuçlarla uyumlu olarak, minimum kritik kütle değerine küresel şekle sahip yakıt elemanının sahip olduğu göstermiştir. Neutrons at certain energies colliding with fissile nuclei may cause them to undergo fission reaction by splitting into fragments at different masses. Since new neutrons are produced at the end of each fission reaction, a certain amount of fissile material in any type of nuclear reactor core is required for a sustainable chain reaction by these neutrons. It is necessary to determine the amount of mass required for a sustainable fission chain reaction since the procedure is completely random for neutrons to strike target nuclei. It is known that the critical mass is the smallest amount of fissile material needed for such a sustainable nuclear chain reaction in any system of geometry. It is obvious that the critical mass of a fissionable material depends upon its nuclear properties such as its fission cross-section, density, shape, enrichment, purity, etc. In this study, the solutions of the steady-state one group diffusion equation are firstly analytically obtained and then compared with numerical results of the Monte Carlo Method coded to calculate the critical mass for three basic geometries. The survival fraction value, f_s (which is also called as the multiplication factor, k) is calculated for the criticality condition for these geometries and the results are tabulated for each one. Our numerical calculations by Monte Carlo Method show that the minimum critical mass is obtained in the case of spherical shape of fuel element for which the analytical solutions are also in aggrement.
Collections