Hızlı nötron reaktörlerinde yakıt malzemesi olarak kullanılan 235,238U ve 239Pu izotoplarına yönelik tesir kesiti hesaplamaları için nükleer seviye yoğunluğu parametresinin incelenmesi

Veli Çapalı, Mert Şekerci, Abdullah Kaplan

Öz


Hızlı nötron enerjili reaktörler; geleneksel termal nötron enerjili reaktörlere kıyasla güvenlik, sürdürülebilirlik ve nükleer yakıt atıklarının bertarafı konusunda önemli avantajlara sahip gelişmiş nükleer reaktör sınıfında yer alırlar. Geleneksel reaktörler; hızlı nötronları yavaşlatmak için moderatör malzemeler kullanırlarken, hızlı nötron reaktörlerinde nötronlar hızlı bir şekilde hareket ettirilir ve doğal uranyumun % 99.3 oluşturan 238U izotopunu fisil 239Pu izotopuna dönüştürmek amacıyla kullanılırlar. 239Pu; geleneksel reaktörlerde kullanılan 235U gibi, hızlı nötron reaktörlerinde nükleer yakıt olarak kullanılmaktadır. Böylece, yakıt kullanımı geleneksel reaktörlere göre yaklaşık 200 kat uzatılabilmektedir. Bu çalışmada, hızlı nötron reaktörlerinde yakıt malzemesi olarak kullanılan 235U, 238U ve 239Pu iztoplarının 1-30 MeV enerjili hızlı nötronlar ile (n,f) reaksiyon tesir kesitleri teorik olarak seviye yoğunluğu modelleri kullanarak incelenmiştir. Seviye yoğunluğu ve seviye yoğunluğu parametreleri, çekirdeğin yapısal özelliklerini tanımlamada ve reaksiyon tesir kesiti hesaplamalarında çok önemli bir veridir. Teorik olarak elde edilen tesir kesiti verileri, nükleer uygulamaların geliştirilmesinde ve modellenmesinde önem arzeder. Bütün bunlara ek olarak; reaktör tasarımlarında kullanılacak malzemeler için tasarım öncesi teorik olarak hesaplanan nükleer fisyon tesir kesiti verileri kullanılır. Bahsedilen açıklamalar göz önüne alınarak; bu çalışmada, TALYS 1.8 bilgisayar kodu kullanılarak teorik nükleer reaksiyon tesir kesiti hesaplamaları farklı seviye yoğunluğu modelleri ile gerçekleştirilmiştir. Seviye yoğunluğu parametrelerinden “a” değiştirerek, enerjiye bağlı olarak teorik tesir kesit sonuçlarını deneysel tesir kesiti sonuçları ile uyumlu olacak bir parametre analizi yapılmıştır. Sonuç olarak, 1-10 MeV enerjili nötronlar ile gerçekleşen (n,f) reaksiyonu için teorik olarak kullanılabilecek bir seviye yoğunluğu modeli önerisi ve parametresi elde edilmiştir.


Tam Metin:

PDF

Referanslar


. http:// http://www.world-nuclear.org, (01.06.2017).

. http://www.nukleer.web.tr/nukleer_santral_turleri/fbr_ana.html, (01.06.2017).

. https://whatisnuclear.com/articles/fast_reactor.html, (01.06.2017).

. Kaplan, A., Sarpün, İ. H., Aydin, A., Tel, E., Çapalı, V. and Özdoğan H., (g,2n) Reaction Cross Section Calculations of Several Even–Even Lanthanide Nuclei Using Different Level Density Models, Phys. Atom Nucl., 78 (1), 53-64, (2015).

. Demir B., Kaplan A., Çapalı V., Özdoğan H., Sarpün İ. H., Aydın A. and Tel E., Neutron Production Cross–Section and Geant4 Calculations of the Structural Fusion Material 59Co for (a,xn) and (g,xn) Reactions, J. Fusion Energ., 34 (3), 636-641, (2015).

. Kaplan, A., Şekerci, M., Çapalı, V., Özdoğan, H., Computations of (a,xn) Reaction Cross-Section for 107,109Ag Coated Materials with Possible Application in Accelerators and Nuclear Systems, J. Fusion Energ., 35 (4), 715–723, (2016)

. Sarpün, İ. H., Aydın, A., Kaplan, A., Koca, H., Tel, E., 2014, Comparison of Fission Barrier and Level Density Models in (a,f) Reactions of Some Heavy Nuclei, Ann. Nucl. Energy, 70, 175-179, (2014).

. Koning, A., Hilaire, S., Goriely, S., TALYS-1.8 A Nuclear Reaction Program, User Manual (NRG, The Netherlands), First Edition: December 26, 2015 (2015).

. Brookhaven National Laboratory, National Nuclear Data Center, EXFOR/CSISRS (Experimental Nuclear Reaction Data File). Database Version of June 16, 2017 (2017), (http://www.nndc.bnl.gov/exfor/)

. RIPL–Reference Input Parameter Library for Calculation of Nuclear Reactions and Nuclear Data Evaluations, Nucl. Data Sheets 110, 3107 (2009).

. Ignatyuk, A.V., Smirenkin G.N. ve Tishin, A.S., Sov. J. Nucl. Phys., 21(3), 255-612, (1975).

. Gilbert, A. ve Cameron, A.G.W., A Composite Nuclear-Level Density Formula With Shell Corrections, Can. J. Phys. 43, 1446-1496, (1965).

. Dilg, W., Schantl, W., Vonach, H. ve Uhl, M., Level density parameters for the back-shifted fermi gas model in the mass range 40 < A < 250, Nucl. Phys. A., 217, 269-298, (1973).

. Baba, H., A Shell-Model Nuclear Level Density, Nucl. Phys. A., 159, 625-641 (1970).


Refback'ler

  • Şu halde refbacks yoktur.


Telif Hakkı (c) 2017 Veli Çapalı

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.