Sodyum soğutmalı hızlı reaktörlerde Monte Carlo Tekniği kullanılarak minör aktinitlerin araştırılması

Abstract

Ticari nükleer güç şu an 31 ülkedeki reaktörlerden küresel elektrik ihtiyacının % 11,5'ini karşılamaktadır ve 17.000 reaktör yılından fazla tecrübeye sahiptir. Nükleer santrallerde çeşitli kazalar (Three Mile Island, Fukushima ve Çernobil), ABD ve Avrupa gibi birçok ekonomideki santrallerin büyümesini etkilemiş ve güvenlik endişelerini artırmıştır. Enerji sektörü, yaşlanmakta olan nükleer reaktörlerin yerine konması için gerekli şartların alındığı bir noktaya gelmiştir. Birinci ve ikinci nesil reaktörlerin ömrü sona ermektedir. Ayrıca önümüzdeki on ila otuz yılda hizmetten çıkarılması gerekecektir. Hükümetler, onları yeni nesil reaktörlerle değiştirecekler veya yenilenebilir enerji kaynakları gibi diğer enerji kaynaklarına yatırım yapma kararı ile karşı karşıya kalacaklardır.Bu tezde, SFR'nin kavramsal bir kor tasarımı ve nükleer karakteristiği analiz edilmiştir. Bu çalışma, 600 ve 800 MWth güç seviyelerine sahip iki SFR koru arasındaki karşılaştırmayı sunmaktadır. SFR korunun temel özelliklerini araştırmak için Monte Carlo tüketim hesaplamaları yapılmıştır. Reaksiyon hızlarını, nötron akısını, fisyon parçalanmasını, Th-232'yi ve minör aktinitlerin dönüşümünü belirlemek için Serpent Monte Carlo kodu kullanılarak SFR kor hesaplamaları yapılmıştır. Nötronik ve yanma hesaplamaları ENDF-7 tesir kesiti kütüphanesine sahip Serpent kodu ile yapılmıştır. Sodyum Soğutuculu Hızlı Reaktör koru, Th-232 yanma hesaplamaları için referans reaktör koru olarak alınmıştır. Sonuçlar, SFR'nin minör aktinitleri tüketmenin yanı sıra Th-232'den U-233'e dönüşümü için de önemli bir seçenek olduğunu göstermiştir.

Commercial nuclear power currently meets 11,5% of global electricity demand from reactors in 31 countries and has more than 17.000 reactor years. Various accidents in nuclear power plants (Three Mile Island, Fukushima and Chernobyl) have affected the growth of power plants in many economies such as the US and Europe and increased security concerns. The energy sector has reached a point where conditions for replacing aging nuclear reactors have been taken. The life of the first and second generation reactors is over. It will also need to be decommissioned in the next ten to thirty years. Governments are faced with the decision to replace them with new generation reactors or to invest in other energy sources, such as renewable energy sources.In this thesis, have been analyzed a conceptual core design and nuclear characteristic of SFR. This study presents the comparison between two SFR cores with 600 and 800 MWth power levels. Monte Carlo depletion calculations have been performed to investigate essential characteristics of the SFR core. The core calculations have been performed by using the Serpent Monte Carlo code for determining the reaction rates, neutron flux, fission fragmentation, the transmutation of minor actinide and Th-232. The neutronic and burnup calculations have been done by means of Serpent Code with the ENDF-7 cross-sections library. Sodium Cooled Fast Reactor core has been taken as the reference core for Th-232 burnup calculations. The results have been showed that SFR is an important option to deplete the minor actinides as well as for transmutation from Th-232 to U-233.