Isıl-nötronik etkileşimlerin uranyum-toryum içeren nükleer yakıt elemanlarının tesir kesitlerine etkisi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nükleer Enerji Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: GENCER KONUR
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): CEMAL NİYAZİ SÖKMEN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Nükleer reaktörlerin çalışma ve güvenlik kısıtlamalarının belirlenmesinde, yakıt elemanlarının nötronlar ile etkileşimini belirleyen nötron etkin tesir kesitleri, nükleer reaktör güvenliği için önemli parametrelerdir. Dolayısıyla bu etkin tesir kesitlerinin oluşturulması oldukça hassas ve dikkat gerektiren hesaplamalardır. İlgili etkin tesir kesitleri, yakıt elemanının geometrisine, yakıt içerisindeki izotop çeşitlerine, bu izotopların miktarlarına, reaktörün çalışma sıcaklığına ve reaktör tipine bağlıdır. Ancak bu hesaplamalar yapılırken gerek işlem süresini, gerek işlem maliyetini düşürmek için bazı basitleştirme ve yaklaşımlar yapılır. Genelde kullanılan yöntem, birim hücre yaklaşımı ile geometriyi basitleştirmek ve yakıt içerisinde izotermal sıcaklık olduğunu varsaymaktır. Ancak yakıt içerisinde parabolik bir ısı dağılımı olacağından dolayı bu yaklaşım hesaplanan reaktör parametrelerinde belirsizlikler oluşmasına neden olmaktadır. Böyle bir sıcaklık yaklaşımı kullanıldığından, Doppler etkisinden dolayı sıcaklık ile doğrudan değişmekte olan yakıt içerisindeki nötron etkin tesir kesitleri, özellikle rezonans bölgesinde değişiklik göstermektedir. Bu şekilde hesaplanan etkin tesir kesitleri, öz-zırhlama hesaplarını da etkileyecektir. Dolayısıyla yakıt içerisindeki sıcaklık dağılımı hesaplanarak, bu dağılım kullanılarak yapılan hesaplamalar daha doğru sonuçlar verecektir. Bu tezin amacı, bir reaktör fiziği yazılımını, ısı denklemi ile birlikte çalıştırarak, yakıt içerisindeki varsayılan izotermal yaklaşımdan kaynaklanan belirsizlikleri incelemektir. Önceki paragrafta bahsedilen parametrelerin birbirleriyle olan etkileşimleri göz önünde bulundurularak, uranyum-toryum içeren yakıt elemanlarının etkin tesir kesitlerini hesaplayarak, yakıt içinde göz ardı edilen ısı dağılımından kaynaklanan farkı belirlemektir. Bu tezdeki hesaplamalarda, referans olarak "Modellemede Belirsizlik Analizi – Uncertainty Analysis in Modeling" (UAM) çalışmasında incelenen, Three Mile Island Ünite-1 (PWR), Peach Bottom Ünite-2 (BWR) ve Kozloduy Ünite-6 (VVER-1000) reaktörlerinin birim yakıt hücreleri kullanılmıştır. Yakıt yanması analizleri için ise referans olarak tipik bir Westinghouse PWR ünitesinin 17x17 demetinin birim hücresi kullanılmış, ancak yakıt içeriği UO2 olarak değil, (Th-U)O2 olarak değiştirilmiştir. İlgili çalışma için kullanılan referans ileriki kısımlarda verilecektir. Yapılan çalışmada sıcaklık dağılımı ile izotermal sıcaklık yaklaşımı sonuçları karşılaştırılmıştır. Sıcaklık profili kullanılmasının kritiklik katsayısı değişimi, Doppler katsayısı, sıcaklık dağılımları ve radyal ısı üretim hızları üzerindeki etkileri incelenmiştir.