Alternatif nükleer yakıtlarda minör aktinit kullanımının nükleer güvence açısından değerlendirilmesi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2019

Öğrenci: TAHA HÜSEYİN MERMER

Danışman: ADEM ACIR

Özet:

Günümüzde dünyanın artan enerji ihtiyacı ve buna paralel olarak gelişim gösteren nükleer güç üretimi sonrası ortaya çıkan kullanılmış nükleer yakıtların miktarı da giderek artmaktadır. Bunun yanında dünyada nükleer güç santrallerinden kaynaklı kullanılmış nükleer yakıtların durumu, bu yakıtların atıl vaziyette bulunan fisil içeriğinin ve ihtiva ettiği minör aktinitlerden olan neptünyum ile amerikyumun nükleer güvence açısından uluslararası endişe oluşturması da en büyük sorunlar arasında yer almaktadır. Bu nedenle kullanılmış nükleer yakıtlarda, nükleer güvence bakımından endişeleri hafifletmesi amacıyla atıl duruma düşen fisil malzemenin yanında neptünyum ve amerikyum birikiminin de karışık oksit yakıtlarda harmanlanıp yakılarak değerlendirilmesi bir çözüm yolu olarak görülmektedir. Karışık oksit yakıtlarda kullanılmış nükleer yakıtlarda bulunan reaktör sınıfı plütonyum ile hem uranyumun hem de doğurgan malzeme olan toryumun karıştırılarak kullanıldığı bilinmektedir. Bu çalışma ile (UO2-PuO2) ve (ThO2-PuO2) karışık oksit yakıtlara minör aktinitlerden olan amerikyum ve neptünyum (AmO2-NpO2) katılarak MCNP ve MONTEBURNS kodları yardımıyla yanma analizleri gerçekleştirilmiş, bunun sonucunda kritiklik, izotop değişimleri ve ısı yükleri karşılaştırılarak minör aktinit kullanımı nükleer güvence açısından değerlendirilmiştir. Her iki yakıt seçeneğinde belirli kompozisyonlarda soğutma aşamasında devam eden kritikliğin yakıtların daha uzun süre yanması ile soğutma için kabul edilebilir kritiklik seviyesinin sağlanabileceği düşünülmektedir. Uranyum yerine doğurgan malzeme toryum kullanımının plütonyumdan gelecek fisil içeriği arttırması kullanılmış yakıt yönetimi açısından olumsuz bir gösterge olan fazla ısı yüküne yol açmıştır. Zorlukları olmasına karşın kritik kütleye sahip bahse konu minör aktinitlerin nükleer yakıt olarak kullanılarak denature edilmesinin nükleer güvenceye katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Nükleer güvence açısından, alternatif nükleer yakıtlarda minör aktinit kullanımı sonrası ortaya çıkan safsızlık, silah sınıfı malzeme çıkartmak amacıyla nükleer yakıtları ele geçirmek isteyen kötü niyetli eylemler için bu yakıtları daha az çekici hale getirerek bu anlamda olumlu etki yapacaktır.