Hızlandırıcı sürümlü toryum yakıtlı kritik-altı enerji sistemlerinde hedef ve yakıt geometrisinin optimizasyonu

Hızlandırıcı Sürümlü Sistem (ADS) uzun süredir nükleer atık dönüşümü ve enerji üretimi için öngörülmektedir. ADS sisteminde hem bölünebilir (fisil) yakıt, hem de radyoaktif atıkları içeren kritik-altı bir reaktörü çalıştırmak için yüksek enerjili proton demeti tarafından bir spallayon hedefinde üretilen nötronlar kullanılır. Üretilen nötronları etkin bir şekilde kullanabilmek için hedef genellikle silindirik bir çekirdeğin merkezine yerleştirilir. Çekirdek, geleneksel nükleer reaktörlerde olduğu gibi sıvı veya katı nükleer yakıttan oluşur. ADS tasarımının önemli bir parçası, 20MeV'den daha yüksek enerjiye sahip nötronlar üretmeye yönelik spallasyon hedefidir. Bu çalışmada, çeşitli malzemeler ve proton enerjileri için hedef ve yakıt geometrisini belirlemek amacıyla Monte Carlo simülasyon kodu FLUKA kullanılmıştır. Seçilen hedef ve yakıt geometrileri için nötron verimi ve akısı hesaplanmış ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır.

Accelerator Driven System (ADS) has been considered for nuclear waste transmutation and energy production for a long time. The ADS system utilizes the neutrons produced in a spallation target by a high-energy proton beam to drive a sub-critical reactor containing both fissionable fuel and radioactive waste. To achieve good neutronic coupling the target is usually placed at the center of a cylindrical core. The core consists of nuclear fuel, which may be liquid or solid as in conventional nuclear reactors. An important part of design of ADS is the spallation target to produce neutrons with energy higher than 20MeV. In this study the Monte Carlo simulation code FLUKA is used to determine the target and fuel geometry for various materials and proton energies. The neutron yield and fluence for chosen target and fuel geometries are given and compared with each other.