Termal reaktör kullanılmış yakıtı ile yakıtlandırılmış hızlandırıcı sürücülü bir sistemde trityum üretiminin analizi
Analysis of tritium production in an accelerator driven system fueled wih termal reactor spent fuel
Yazar: ASLIHAN ARIK
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN YAPICI ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPER BUĞRA ARSLAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Hızlandırıcılar = Accelerators ; Kullanılmış motor yağları = Used motor oils ; Nötronik hesaplar = Neutronic calculations ; Trityum = Tritium

Özet:
TERMAL REAKTÖR KULLANILMIŞ YAKITI İLE YAKITLANDIRILMIŞ HIZLANDIRICI SÜRÜCÜLÜ BİR SİSTEMDE TRİTYUM ÜRETİMİNİN ANALİZİ

Aslıhan ARIK
Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Yüksek Lisans Tezi, Ağustos 2022
Danışman: Prof. Dr. Hüseyin YAPICI,  Dr. Alper Buğra ARSLAN
ÖZET
Hızlandırıcı Sürücülü Sistemler (HSS), 1990'lı yılların başlarından itibaren kullanılmakta olan nükleer atıkların dönüşümü ve enerji üretimi konusunda başarılı olan sistemlerdir. HSS'ler, kritik-altı çalışabilmeleri nedeniyle termal reaktörlere oranla daha güvenlidirler. Bu çalışmada, termal reaktörde kullanılmış olan yakıtların yeniden hızlandırıcı sürücülü sistemde kullanılarak trityum üretiminin nötronik analizi gerçekleştirilmiştir. Çalışmada tasarlanan HSS dört bölgeden oluşmaktadır. Bu bölgeler; yansıtıcı bölge, trityum üretim bölgesi, kritik-altı kor ve hedef bölgesidir. Kritik-altı korda kullanılmış yakıt durumları (MOX11 ve MOX 21) ele alınmıştır. Trityum üretim bölgesine (TÜB); Li2O, LiAlO2 ve Nat. Li bileşikleri ayrı ayrı konulmuş ve trityum üretim miktarları incelenmiştir. Tasarlanan HSS'nin nötronik analizleri için Los Alamos Ulusal Laboratuvarı tarafından yazılan nükleer kodu MCNPX 2.7 kullanılmıştır. Bunun yanı sıra MCNPX kodu ile uyumlu çalışan CINDER 90 bilgisayar kodu kullanılmıştır. Operasyon süresi boyunca efektif nötron çoğalım faktörü (keff) 0.98 civarında tutulmuştur. Trityum üretimi açısından MOX11 ve MOX21 kullanılmış yakıt durumları incelendiğinde çevrim sonunda en fazla trityum üretiminin Li2O bileşiği konulduğunda elde edildiği görülmüştür. Tasarlanan HSS'de MOX11 ve MOX21 kullanılmış yakıt durumlarının kullanılması sonucunda enerji kazancı açısından ve yanma oranı açısından iyi bir nötronik performans sergilediği görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: Hızlandırıcı Sürücülü Sistemler, Kullanılmış Yakıt, Trityum Üretimi, Nötronik Hesaplama.

Abstract:
ANALYSIS OF TRITIUM PRODUCTION IN AN ACCELERATOR DRIVEN SYSTEM FUELED WIH TERMAL REACTOR SPENT FUEL

Aslıhan ARIK
Erciyes University, Graduate School of Natural and Applied Sciences
Master Thesis, August 2022
Supervisor: Prof. Dr.  Hüseyin YAPICI  Dr.Alper Buğra ARSLAN

ABSTRACT
Accelerator Driven Systems (ADS) are systems that have been used from the beginning of 1990s and are successful in the transformation of nuclear waste and energy production. ADSs are safer than thermal reactors due to their subcritical operation. In this study, neutronic analysis of tritium production was carried out by using the fuels used in the thermal reactor in a reaccelerator driven system. The HSS designed in the study consists of four regions. These regions; reflective zone, tritium breeding zone, sub-critical core and target zone. In sub-critical core, spent fuel states (MOX11 and MOX 21) were tackled. Tritium breeding zone (TBZ); Li2O, LiAlO2 and Nat. Li compounds were placed separately and the amount of tritium production was examined. For the neutronic analysis of the designed ADS, the nuclear code MCNPX 2.7 written by Los Alamos National Laboratory was used. In addition, the CINDER 90 computer code, which is compatible with the MCNPX code, was used. The effective neutron multiplication factor (keff) was kept around 0.98 throughout the operation period. When MOX11 and MOX21 spent fuel conditions were examined in terms of tritium production, it was seen that the highest tritium production was obtained when Li2O compound was added at the final of the cycle. As a result of the use of MOX11 and MOX21 spent fuel conditions in the designed HSS, it has been observed that it exhibits a good neutronic performance with regards to energy gain and burn up.


Keywords: Accelerator Driven Systems, Spent Fuel, Tritium Breeding, Neutronic Calculation.