بخشی از مقاله
چکیده:
در این تحقیق، طراحی باریکههای نوترونی جهت درمان و تصویربرداری نوترونی در یک راکتور تحقیقاتی توان پایین انجام شده است. در طراحی این راکتور از سوخت چگال UO2 با غنای زیر %20 استفاده شده است. ایمنی این راکتور با محاسبه پارامترهای نوترونیک مهمی مثل راکتیویته اضافی اولیه، ارزش میلههای کنترل و ایمنی، ضریب ایمنی راکتیویته، حاشیه ایمنی خاموشی، کسر موثر نوترونهای تاخیری، ضریب دمایی راکتیویتهی کندکننده و سوخت تایید شده است. نتایج نشان دادند که راکتور توان پایین طراحی شده یک راکتور ایمن است که پارامترهای لازم برای درمان به روش نوترون بور، رادیوگرافی نوترونی و آنالیز به روش فعالسازی نوترونی را دارد.
مقدمه :
طراحی یک راکتور توان پایین چندمنظوره با ایمنی ذاتی بالا و هزینه ساخت کم با الگوبرداری از راکتور مینیاتوری چشمه نوترونی سودمند و اقتصادی است. راکتور مینیاتوری یک راکتور توان پایین از نوع تانک-استخری است که برای آموزش کارکنان، تولید برخی رادیوایزوتوپها و آنالیز به روش فعالسازی نوترونی طراحی شده است .[1] کارایی نسل جدید این نوع راکتور میتواند با ایجاد تغییراتی در ساختار آن برای انجام BNCT و رادیوگرافی نوترونی افزایش یابد.
در قلب راکتور مینیاتوری از سوخت UAl4-Al با غنای 90 درصد استفاده شده است. طبق مقررات آژانس بینالمللی انرژی اتمی - پیمان عدم گسترش سلاحهای اتمی، - NPT غنای سوخت راکتورهای جدید بایستی زیر %20 باشد 2] و .[3 شرایط توصیهشده برای باریکه نوترون در خروجی همسوکننده برای رادیوگرافی نوترونی ایدهآل در جدول 1 نمایش داده شده است. در این جدول th / Dgamma نسبت شار حرارتی به نرخ دز گاما، TNC1 نسب شار حرارتی به شار کل و L/D نسبت طول همسوکننده - L - به قطر دیافراگم آن - D - است .[7-4]
پارامترهای باریکه خروجی در محل تصویربرداری راکتور تهران که یک راکتور توان متوسط است با تعدادی از راکتورهای توان پایین در جدول 2 مقایسه شده است .[7-4] برای افزایش شار نوترون حرارتی در راکتورهای توان پایین میتوان از ستون حرارتی استفاده نمود. در این مطالعه از آب سنگین که جذب نوترون در آن نسبت به آب سبک کمتر است به عنوان ستون حرارتی استفاده شده است.
شرایط توصیهشده آژانس بینالمللی انرژی اتمی برای باریکه نوترون در خروجی BNCT در جدول 3 نمایش داده شده است .[2] در این جدول epi Dgamma / نسبت نرخ دز گاما به شار نوترونهای فوقحرارتی، D fast / epi نسبت نرخ دز نوترونهای سریع به شار نوترونهای فوقحرارتی و epi / th نسبت شار نوترونهای فوقحرارتی به شار نوترونهای حرارتی است. در راکتورهای تحقیقاتی توان پایین استفاده از مبدلهای شکافت میتواند شار فوقحرارتی و نسبت شار به توان در محل درمان را افزایش دهد.
این مبدلها نوترونهای حرارتی را جذب میکنند و در اثر شکافت نوترونهای سریع تولید میکنند. اگر نوترونهای سریع بهدرستی کند شوند، شار فوقحرارتی در محل درمان افزایش پیدا میکند. هدف این تحقیق امکانسنجی و طراحی یک راکتور تحقیقاتی غنای پایین چندمنظوره با الگوبرداری از راکتور MNSR است. برای تولید شار مناسب در محل مناسب و همچنین برای افزایش ایمنی، تغییرات اساسی در ساختار قلب راکتور MNSR داده شده است.
روش انجام کار :
کد MCNPX2.6 برای شبیهسازی 3 بعدی راکتور چندمنظوره به کار گرفته شده است. در شبیهسازیها از 50 سیکل غیرفعال و 500 سیکل فعال استفاده شده است. در هر سیکل 3000000 ذره دنبال شده است. شبیهسازیها در دمای 15 درجهی سانتی گراد انجام شده است. مرکز قلب به عنوان مبدا مختصات در نظر گرفته شده است.
نمای فوقانی و جانبی راکتور چندمنظوره در شکل 1 نمایش داده شده است. راکتور چندمنظوره بر پایه راکتور MNSR و با 345 میله سوخت غنای پایین UO2 و 5 میله مجازی طراحی شده است. استفاده از 345 میله سوخت به این علت است که اگر مشخصات سوخت دریافتی از شرکتهای تولید سوخت اندکی با مشخصات تئوری آن فرق داشت، بتوان تا 5 میله به راکتور اضافه کرد و مجبور به تعویض همه میلهها نباشیم. راکتور چندمنظوره دارای یک میله کنترل مرکزی1 از جنس کادمیوم با قطر 0/39 سانتیمتر و ارتفاع 26/6 سانتیمتر است.
