Süper kritik su reaktörlerinde alumina oluşturan östenitik çelik yakıt zarf malzemesinin radyasyon hasar parametrelerinin belirlenmesi
Determination of the radiation damage parameters of alumina forming austenitic stainless steels for super critical water reactor cladding
Yazar: MUHAMMET AYANOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ŞULE ERGÜN ; PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering

Özet:
Bu tezde, Süper Kritik Su Reaktörlerine (SCWR) yakıt zarf malzemesi olarak aday gösterilebilecek ?Alümina (Al2O3) Oluşturan Östenitik Paslanmaz Çelikler (AFA)? konu alınmıştır. Literatürde yapılan çalışmalar bu malzemenin yüksek sıcaklık ve basınç altında hava, su ve buhar, süper-kritik su  gibi ortamlarda oksitlenmeye karşı tipik paslanmaz çelik alaşımlarına göre daha dayanıklı olduğunu göstermektedir. Ancak nükleer santraller için çok önemli bir problem teşkil eden radyasyon hasarı ve radyasyon hasar parametreleri söz konusu olduğunda AFA için literatürde yeterli bilgi bulunmamaktadır.  Bu çalışmanın amacı, AFA?nın radyasyon altındaki davranışının modellenmesiyle radyasyon hasar parametrelerini belirlemek ve elde edilen sonuçları SCWR?lerde kullanılması düşünülen diğer aday malzemeler ile karşılaştırarak bu malzemelere alternatif olup olamayacağını irdelemektir. Bu amaç doğrultusunda, yakıt zarfındaki nötron akısının belirlenmesi için öncelikle SCWR yakıt demeti MCNP ile 3-boyutlu olarak modellenmiş ve MCNP modelinin tutarlılığı, literatürdeki referans modellerin sonuçları ile kıyaslanarak doğrulanmıştır. Radyasyon hasar parametreleri (atom başına yer değiştirme, helyum ve hidrojen üretim miktarları), SPECTER ve SPECOMP kodları kullanılarak belirlenmiştir. Farklı AFA modelleri için parametrik hesaplar yapılarak analizler tekrar edilmiştir. Bu çalışmada elde edilen bulgular, AFA'nın radyasyon hasar parametreleri göz önüne alındığında SCWR'ler için alternatif yakıt zarf malzemesi olarak kullanılabileceğini göstermektedir.

Anahtar Kelimeler: SCWR, MCNP5, SPECTER, SPECOMP, AFA, radyasyon 
hasarı, DPA, gaz üretimi.

Abstract:
This thesis discusses the subject of ?Alumina Forming Austenitic Stainless Steels (AFA) ? which can be a candidate material for the Super Critical Water Reactors? (SCWRs) fuel claddings. The literature survey shows that AFA has better oxidation resistance in air, water+vapor, super-critical water etc. when it is compared with the standart stainless steels which are currently used. On the other hand, information in literature on radiation damage parameters are scarce.  The main purpose of this study is the determination of the radiation damage parameters for AFA by modelling the radiation behaviour and making a comparison between this material and other candidate materials. In addition, this study aims to examine whether AFA can be used as an alternative cladding material for the SCWR or not. In line with this purpose, Monte-Carlo simulation is used to calculate of the neutron flux on cladding by modelling 3-D SCWR fuel assembly. Verification of the results is performed comparing the results with the literature. Radiation damage parameters (displacement per atom (DPA),He and H production rates) are determined by using SPECTER and SPECOMP codes. Parametric calculations are performed by using well known  procedure for the different AFA models. The acquired indications in this research states that AFA can be used as candidate cladding material for SCWR when radiation damage parameters are taken into account.
 
Keywords: SCWR, MCNP5, SPECTER, SPECOMP, AFA, radiation damage, DPA, 
gas production.