Monte Carlo Tekniği kullanılarak bir füzyon-fisyon hibrit reaktöründe üç boyutlu nötronik hesaplamalar

Bu çalışmada, ENDF kütüphanelerinin nötronik hesaplamalar üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışmada, APEX füzyon teknolojisinden yararlanılarak bir APEX hibrit reaktörü tasarlanmıştır. Tasarlanan APEX hibrit reaktöründe ikinci sıvı duvar kalınlığı 50 cm ve ilk sıvı duvar, ikinci sıvı duvar, zırh bölgelerinde %10 UF4 ağır metali ile %90 Flibe (Li2BeF4) eriyik tuz karışımından oluşan akışkan kullanılmıştır. Reaktörün ilk sıvı duvardaki nötron duvar yükü 10 MW/m2 ve füzyon gücünün 4 GW değeri için tasarım yapılmıştır.Tasarlanan reaktörün plazma bölgesinde D-T yakıtı kullanıldı. D-T füzyon reaksiyonu sonunda 14,1 MeV enerjili nötronlar açığa çıkmaktadır. 20 MeV'den düşük enerjilerde tesir kesiti için ENDF değerlendirilmiş nükleer veri dosyaları kullanıldığından, yapılan tasarımda tesir kesiti için ENDF/B-VI, ENDF/B-VII, JEFF-3.0, JENDL-3.3, BROND-2.2 ve CENDL-2 nükleer reaksiyon tesir kesiti kütüphaneleri kullanılarak reaktörün ilgili bölgelerindeki nötronik hesaplamalar incelenmiştir.Reaktörün bütün bölgelerinde nötron akısı, depolanan enerji, fisyon enerjisi ve fisyon reaksiyon sayısı hesaplandı. Reaktörün ilk sıvı duvar, ikinci sıvı duvar, zırh bölgelerinde ve bu bölgelerdeki izotoplar için trityum üretim oranı (TBR), enerji çoğaltma faktörü (M), ısı enerjisi, (n,?) reaksiyon sayısı ve bir yıldaki fisil yakıt üretimi hesaplandı. Reaktörün yapısal malzemesi olan çelik bölgesinde ve bu bölgedeki izotoplar için 30 tam güç yılında (FPY) radyasyon hasar parametreleri olan proton üretimi, döteryum üretimi, trityum üretimi, He-3 üretimi, He üretimi ve DPA değerleri hesaplandı.Çalışmada, yapılan nötronik hesaplamaların kullanılan kütüphaneler için birbirine yakın değerler olduğu görüldü. Nötron akısı, depolanan enerji, fisyon enerjisi ve fisyon reaksiyon sayısı değerlerinin plazmadan reaktörün dış bölgesine doğru radyal olarak azaldığı, 1.10-10-20 MeV enerji aralığında değerlerin yüksek enerjilere doğru arttığı görüldü. TBR>1,1 ve M>1,2 şartlarının kullanılan kütüphaneler için sağlandığı, ısı enerjisinin 1.10-10-20 MeV enerji aralığında yüksek enerjilere doğru arttığı, (n,?) reaksiyonunun fisil yakıt üretimi üzerinde etkili olduğu ve 238U fertil malzemesinden 239Pu fisil yakıtının üretildiği görüldü. Yapısal malzemede nötronların (n,p), (n,d), (n,t), (n,3He), (n,He) reaksiyonları yaptığı ve radyasyon hasarı olan DPA oluşumuna neden olduğu görüldü. Üç boyutlu tasarım ve nükleonik hesaplamalar NJOY99 ve MCNPX-2.5.0 Monte Carlo kodu kullanılarak gerçekleştirildi.