دانلود مقاله انتخاب زاینده و سوخت بارور مطلوب در یک راکتور هیبریدی با بلانکتی از نوع HCPB

word قابل ویرایش
6 صفحه
21700 تومان

مقدمه

راکتورهای هیبریدی راکتورهایی با قلب همجوشی و بلانکتی زیربحرانی هستند که از آنها علاوه بر تولید انرژی، جهت تولید تریتیم به عنوان سوخت همجوشی در راکتورهای همجوشی مبتنی بر سوخت دوتریم-تریتیم مورد استفاده قرار میگیرد. افزون بر آن راکتورهای هیبریدی میتوانند 30 برابر یک راکتور زایندهی سریع، سوخت شکافا تولید کند.[1] تولید تریتیم در راکتورهای هیبریدی از طریق واکنش گیراندازی ( (n,در لیتیم صورت می گیرد.
(T6) → 42He + 31T + 4.784MeV (کند) 10n 63Li +
(T7)× → 42He + 31T + 10n(slow) − 2.48 MeV (سریع) 10n 73Li +

باتوجه به این نکته و درنظر گرفتن کندشدن نوترونها هنگام عبور از دیوارهی راکتور و مواد ساختاری، دستیابی به نرخ خودکفای تولید تریتیم علاوه برانتخاب نوع مواد بکار رفته در راکتور به انتخاب غنای بهینهی لیتم 6 در مادهی زاینده نیز بستگی دارد. نرخ خودکفای زایش تریتیم در بسیاری از منابع 1/05 در نظر گرفته شده است.[2] استفاده از مواد بارور حاوی اورانیوم و توریوم علاوه بر کمک به تکثیر نوترونی و افزایش نرخ زایش تریتیم منجر به تولید سوخت شکافا از طریق واکنش ( (n, نیز میشود. در این مقاله به بررسی پارامترهای نوترونی از قبیل میزان غنای بهینهی ایزوتوپ Li-6 در مادهی زایندهی تریتیم و نرخ زایش تریتیم((TBR در آن، نرخ زایش سوخت، میزان نشت نوترونی و ضریب تکثیر انرژی یک راکتور هیبریدی همجوشی به طریق محصور شدگی لختی((ICF و بلانکت آن خواهیم پرداخت تا در نهایت از بین مواد معرفی شده، بهترین زاینده و مادهی بارور انتخاب شود. محاسبات نوترونی با استفاده از کد مونت کارلوی MCNPX نسخهی 2,6 و کتابخانهی دادههای هستهای TENDL2011 انجام شده است.

معرفی کلی راکتور شبیهسازی شده

410


راکتوری که در این پژوهش مورد شبیهسازی قرار گرفته است، یک راکتور همجوشی به روش فشردگی لختی 1000 مگاواتی است که دارای شکل کلی استوانهای با نسبت هندسی 1/5 و دو نیمکره در بالا و پایین آن است. شعاع و ارتفاع بدنهی داخلی راکتور با به ترتیب برابر با 4/5 و 13/5 متر در نظر گرفته شده است. هلیم نیز با فشار 15 اتمسفر به عنوان خنککنندهی گازی درنظر گرفته شده است. از کامپوزیت SiCf/SiC بدلیل خواص خوب کندکنندگی و بازتابندگی نوترون، بازدهی گرمایی بالا، مقاومت بالا در برابر گرما و خوردگی و دارا بودن کمترین فعالسازی القایی در اثر بمباران نوترونهای 14MeV ناشی از انفجار قرص،به عنوان مادهی ساختاری استفاده شده است .[3]، قرص سوخت راکتور دارای پیکربندی دوجداره و پارامتر R برابر 1/35 g/cm2 در نظر گرفته شده است و توان ناشی از انرژی نوترونها 1818 مگاوات می باشد .[4] در طراحی دیوارهی اول، از طرح دیوارهی مرطوب به همراه محافظ فیلم سرب مایع استفاده شده است .[5] بلانکت راکتور از نوع بلانکت برپایهی بستر ساچمههای زایندهی جامد با گاز خنک کننده و تهویهی هلیومی است که به اختصارHCPB1 خوانده میشود، شکل .(2)


شکل -1 الف) ضخامت و درصد حجمی مواد تشکیل دهندهی بلانکت ب) مقطع عرضی یک ماژول بلانکت

کل ناحیهی زایندهی تریتیم از ساختاری لایهای- ساندویچی برخوردار است که با افزایش فاصله از قلب راکتور، ضخامت مادهی زاینده نیز افزایش مییابد. از دو نوع ساچمهی سرامیکی زاینده Li2O و Li4SiO4 که دارای بیشترین چگالی لیتیم در بین سرامیکهای زاینده و خواص خوب مکانیکی و حرارتی میباشند، به عنوان مواد کاندیدای زایندهی تریتیم استفاده شده است. ضریب به هم پکیدگی ساچمههای Li2O ، Li2SiO4 به ترتیب 80 و 64/5 درصد میباشد که در محاسبهی چگالی نسبی آنها مورد استفاده قرار گرفته است.[6] ناحیهی زایندهی سوخت شکافا تنها در پوشش استوانهی بلانکت قرار داده میشود. ناحیهی مذکور از شبکهای شش گوشه با طول گام Cm 1/2 تشکیل شده است که میلههای سوخت با طول 4/5 متر و قطر داخلی و خارجی 1/1 و 1/12 Cm ، غلاف سوخت( ( SiC و خنک کنندهی He آن را پر کردهاند. گیراندازی تابشی نوترون درتوریوم232 و اورانیوم238 به ترتیب منجر به تولید سوختهای شکافای اورانیوم233 و پلوتونیوم 239 می شود. لذا موادی که به عنوان کاندیدای

1 . Helium Cooled Pebble Based

411

زایندهی سوخت شکافا در نظر گرفته شده اند عبارتند از ThO2، UO2، UN، ThC و U3Si2 که علاوه بر خواص مکانیکی و حرارتی خوب، دارای چگالی سوخت بالا و خواص بازتابندگی نوترونی خوب هستند.

نتایج

در این پژوهش با تغییر میزان غنای ایزوتوپ Li-6 در مادهی زاینده و بررسی تغییرات پارامترهای نوترونی به کاوش غنای بهینهی ایزوتوپ Li-6 میپردازیم. کمترین میزان غنای Li-6 در نظر گرفته شده %5 اتمی و گامهای افزایش غنا نیز 5 درصد می باشد. در شکلهای 2 تا 5 نمودار تغییرات پارامترهای مورد مطالعه بر حسب غنای Li-6 از جمله زایش تریتیم و سوخت شکافا نشان داده شده است.

شکل -2 نمودار نرخ زایش تریتیم در حضور هر سوخت بارور برای الف) زایندهLi2O ب) زایندهLi4SiO4

دیده می شود که در هر دو سرامیک زاینده، نرخ زایش تریتیم روند مشابهی را برای تمام سوختهای بارور نشان میدهد. افزایش غنای Li-6 منجر به گیراندازی نوترونی بیشتر در Li-6 و گیراندازی کمتر در Li-7 میشود که ناشی از افزایش چگالی ذره ای Li-6 و کاهش چگالی ذرهای Li-7 و همچنین کاهش طیف نوترونهای سریع در اثر افزایش برخوردهای غیرکشسان نوترونهای سریع با Li-6 است. لذا انتظار داریم رفتار TBR ناشی از رقابت واکنشهای T6 و T7 باشد. در مورد Li2O تا غنای 60 درصد نمودارها روندی صعودی دارند و از 60 درصد به بعد TBR کاهش مییابد. همچنین افزایش TBR از غنای 25 درصد تا 60 درصد بسیار کم است، بطوریکه بیشترین میزان تغییرات TBR حدود 1/7 درصد میزان بیشینه است. ضمن آنکه بیشترین میزان TBR یعنی 1/211 در سوخت U3Si2 رخ میدهد. در مورد زایندهی Li4SiO4 اگرچه نمودار TBR روند صعودی خود را حفظ میکند، اما تغییرات TBR از غنای 50 درصد به بالا بسیار کم و حدود 2/3 درصد است، شکل(.(2 نرخ خودکفای تریتیم برای سوختهای اورانیومی در غنای 25 درصد و برای سوختهای توریومی در غنای بیش از 50 درصد رخ میدهد. در شکلهای (3) تا (5) تغییرات نرخ واکنش شکافت، نرخ زایش سوخت شکافا بر واحد سانتیمترمکعب و میزان نشت نوترونی بر واحد سانتیمتر مربع و ضریب تکثیر انرژی راکتور آمده است. مطابق این نمودارها، باز هم تغییرات اندک تمام پارامترها از غنای 25 درصد به بعد در زایندهی Li2O و50 درصد در زایندهی Li4SiO4 در حضور تمامی سوختهای بارور باز هم مشاهده میشود. به این ترتیب غنای


412

بهینهی ایزوتوپ Li-6 برای زایندهی Li2O برابر 25 درصد اتمی و برای زایندهی Li4SiO4 حدود 50 درصد اتمی خواهد بود.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 21700 تومان در 6 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع

دانلود مقاله مواد رادیو اکتیو ، استخراج و آماده سازی جهت استفاده در راکتورها و تولید برق . ( بررسی چرخه سوخت هسته ای و تکنولوژی پالایشی در ایرا

word قابل ویرایش
200 صفحه
44700 تومان
دسته بندی : مقالات رشته فیزیک
مواد راديو اكتيو، استخراج و آماده سازي جهت استفاده در راكتورها و توليد برق. (بررسي چرخه سوخت هسته اي و تكنولوژي پالايشي در ايران)فصل اولمعرفي مواد پرتوزا 1-1- راديواكتيويته (Radio activity)فروپاشي خودبخود هسته يك اتم باعث گسيل پرتوهائي از اتم مي گردد كه اين پديده را راديواكتيويته وپرتوهاي ساطع شده را در مجموع ...

مقاله در مورد شناخت ملاک ها ی موجود و مطلوب انتخاب سردبیران گروه های دخلی خبری ایرنا

word قابل ویرایش
220 صفحه
44700 تومان
شناخت ملاک ها ي موجود و مطلوب انتخاب سردبيران گروه هاي دخلي خبري ايرنافصل اول کليات1-1- بيان مساله تخصصي شدن مشاغل ، بکارگيري نيروهاي متخصص ، مطلع و کارآمدي را مي طلبد که با استفاده از تخصص ، اطلاعات و دانش خود کار را با صرف کمترين هزينه و با بيشترين سرعت ارايه کنند. جهان امروز، جهان رقابت ، سرعت و انجام کا ...

دانلود مقاله افزایش عدد ستان ترکیبات سوخت دیزل - بیودیزل با استفاده از کاتالیست هیبریدی دی اکسید سریم بر پایه نانوساختارهای کربنی

word قابل ویرایش
5 صفحه
21700 تومان
دسته بندی : مقالات رشته شیمی
چکیدههدف از انجام این تحقیق سنتز نانوکاتالیست هیبریدی دی اکسید سریم بر پایه نـانو لولـه هـای کربنـی جهـت افزودن به ترکیبات سوخت دیزل- بیودیزل برای افزایش عدد ستان این نوع ترکیبات سـوختی بـود. بـرای ایـن منظور از دی اکسید سریم((CeO2 به عنوان کاتالیست و از نانو لوله های کربنی چند دیواره (MWCNTs) بـه عنوان پایه ...

دانلود مقاله بررسی اثرات نوترونیک استفاده از نانوسیال در راکتورVVER - 1000همراه با مجتمع های سوخت حلقوی با قابلیت خنک کنندگی ازداخل وخارج

word قابل ویرایش
6 صفحه
21700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
مقدمه:مطالعات اخیر نشان میدهد که استفاده از سوخت حلقوي در نیروگاههاي هستهاي، موجب بهبود نرخ برداشت حرارت از میلههاي سوخت میشود.به این منظورمطالعاتی در زمینههاي نوترونیک و ترموهیدرولیک این نوع سوختها و خنک کنندهاي که همراه آن به کار می رود،صورت گرفته است.[1]این عمل علاوه بر افزایش سطح انتقال حرارت، موجب کاهش د ...

مقاله ارزیابی مدل مطلوب استراتژِی سرمایه گذاری در صنعت سوخت رسانی به نفتکش ها در جزیره خارگ

word قابل ویرایش
18 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست *** ارزیابی مدل مطلوب استراتژِي سرمایه گذاري در صنعت سوخت رسانی به نفتکش ها در جزیره خارگ” چکیده: امروزه صنعت سوخترسانی به کشتیها در بسیاري از کشورها به عنوان یک منبع درآمد تلقی میشود و این در حالی است که برخی از آنها حتی منابع نفتی نیز ندا ...

مقاله نقش سیستم های هیبریدی توربین گاز و پیل سوختی اکسید جامد در تامین انرژی

word قابل ویرایش
10 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
نقش سیستم هاي هیبریدي توربین گاز و پیل سوختی اکسید جامد در تامین انرژي چکیده با توجه به روند رو به رشد مصرف انرژي در جهان و آثار آن بر محیط زیست، استفاده از روشها و سیستمهاي تولید توان که علاوه بر بازدهی بالا آلودگی کمتري نیز داشته باشند، در اولویت قرار گرفته اند. پیل هاي سوختی دما بالا از قبیل پیل هاي سوخت ...

مقاله ارزیابی مدل مطلوب استراتژِی سرمایه گذاری در صنعت سوخت رسانی به نفتکشها در جزیره خارگ

word قابل ویرایش
21 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست *** ارزیابی مدل مطلوب استراتژِي سرمایه گذاري در صنعت سوخت رسانی به نفتکشها در جزیره خارگ” چکیده: امروزه صنعت سوخترسانی به کشتیها در بسیاري از کشورها به عنوان یک منبع درآمد تلقی میشود و این در حالی است که برخی از آنها حتی منابع نفتی نیز ند ...

مقاله تاثیر میزان سنگین کننده و سرعت پیشروی بر بکسوات و مصرف سوخت تراکتور ITM285

word قابل ویرایش
12 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
تاثیر میزان سنگین کننده و سرعت پیشروی بر بکسوات و مصرف سوخت تراکتور ITM285 چکیده تاثیر میزان سنگینکننده و سرعت پیشروی بر بکسوات، نیروی مالبندی و مصرف سوخت تراکتور ITM285 کابیندار، در حین کشش گاوآهن، مورد بررسی قرار گرفت. عملیات شخم در دو سرعتهای پیشروی 4/5 و 5/5 km/h در دندههای سه و چهار سنگین (دور موتور (2 ...