Nükleer reaktörlerde alternatif nötron zırhlama malzemelerinin teorik geliştirilmesi

Dünya nüfusunun artması ve gelişen teknoloji ile enerji ihtiyacı her geçen gün daha da artmaktadır. Bu enerji açığını kapatmak için yeni enerji kaynakları üzerinde durulması, düşünülmesi ve hızlı bir şekilde alternatiflerin kullanıma alınması gerekmektedir. Nükleer enerji bu açığı kapatmak için en önemli adaylardan bir tanesidir. Özellikle nükleer enerji uygulamalarının gelecek vaat eden türlerinden biri olan füzyon reaktörlerinden elde edilecek enerji ile gelecekte enerji ihtiyacının büyük bölümü karşılanacağı görüşünde bilim insanları hemfikirdir. Fakat füzyon reaktörlerinin yaygın bir şekilde kullanılmasını engelleyen bazı problemler bulunmaktadır. Bu problemlerden biri, füzyon reaktörü birincil duvarının ve yapı malzemelerinin, D-T reaksiyonu sonucu açığa çıkan nötronlardan dolayı radyoaktif olmaya başlaması ve hasar görmesidir. Bu sebepten dolayı belli bir zamandan sonra füzyon reaktör duvarının değiştirilmesi gerekmektedir. Bu nedenle füzyon reaktör ve santrallerinin tasarım ve geliştirilmesi gerekmektedir. Bu kapsamda malzeme geliştirme çalışmaları füzyon nükleer reaktör tasarımlarında büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, ITER füzyon test reaktörlerinin birincil duvar yapı bileşenlerinde kullanılması planlanan F82H, JLF-1, Eurofer-97 ve CLAM çelik alaşımlarının nötron zırhlama kapasitelerinin araştırılması ve bu alaşımlara Bor (B) ve Molibden (Mo) katkılanmasının nötron zırhlama kabiliyetleri üzerine etkisini teorik ve simülasyon yöntemleri ile belirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca bulunan sonuçların nötron zırhlamada yaygın olarak kullanılan parafin ile karşılaştırılması gerçekleştirilmiştir. Bu amaç doğrultusunda kullanılan nötron enerjileri 4,5 MeV ve 14 MeV olarak seçilmiştir. Numunelerin teorik olarak değerlendirilmesi etkin nötron sökme tesir kesitleri belirlenerek yapılırken GEANT4 simülasyon programı ile malzemelerin nötron zırhlama kabiliyetleri belirlenmiştir. Sonuç olarak bu çalışmada oluşturulan "F8Bor20 alaşımı", nötron zırh malzemesi olarak en ideal malzeme olduğu saptanmıştır.