Monte carlo tekniği kullanılarak bir füzyon-fisyon hibrit reaktöründe tasarlanan blanket optimizasyonu için üç boyutlu nötronik hesaplamalar

Bu çalışmada, APEX füzyon teknolojisinden yararlanılarak bir APEX hibrit reaktörü tasarlanmıştır. Tasarlanan APEX hibrit reaktöründe Ferritic Steel ve Vanadium (V-4Cr-4Ti) alaşımlı farklı iki yapısal malzeme kullanılmıştır. Reaktörün ilk sıvı duvar, ikinci sıvı duvar, zırh bölgelerinde %100 Flibe (Li2BeF4), %10 UF4 ve %10 ThF4 ağır metalleri ile %90 Flibe eriyik tuz karışımından oluşan akışkan kullanılmıştır. Bu çalışmada kullanılan Flibe'deki Li'un izotoplarından 6Li'nın oranları %15-20 arasında değiştirilmiştir. Reaktörün ilk sıvı duvardaki nötron duvar yükü 10 MW/m2, ikinci sıvı duvar kalınlığı 50 cm ve füzyon gücünün 4 GW değeri için tasarım yapılmıştır. Reaktörün üç boyutlu tasarımında ve ilgili bölgelerdeki nötronik hesaplamalarda MCNPX-2.7.0 Monte Carlo kodu ve ENDF/B-VII.0, JENDL-4.0 nükleer reaksiyon tesir kesiti kütüphaneleri kullanılmıştır. Reaktörün ilk sıvı duvar, ikinci sıvı duvar, zırh bölgeleri için trityum üretim oranı (TBR), enerji çoğaltma faktörü (M), ısı enerjisi, fisyon reaksiyon sayısı ve bir yıldaki fisil yakıt üretimi hesaplandı. Reaktörün yapısal malzemesi olan çelik bölgesinde 30 tam güç yılında (FPY) radyasyon hasar parametreleri olan proton üretimi, döteryum üretimi, trityum üretimi, 3He üretimi ve He üretimi hesaplandı. Kullanılan her iki kütüphane için nötronik hesaplamaların birbirlerine yakın değerler aldığı gözlendi. Kullanılan her iki kütüphane için TBR>1,1 ve M>1,2 şartlarının sağlandığı, 6Li oranı arttıkça TBR'nin azaldığı, ayrıca M ve ısı enerjisinin arttığı tespit edildi. Reaktörde (n,γ) reaksiyonunun fisil yakıt üretimi üzerinde etkili olduğu, 238U ve 232Th fertil malzemesinden 239Pu ve 233U fisil yakıtının üretildiği belirlendi. Yapısal malzemede nötronların (n,p), (n,d), (n,t), (n,3He), (n,He) reaksiyonları yaptığı ve radyasyon hasarına neden olduğu belirlenmiştir.