Bir mikro nükleer reaktörün nötronik analizi ve toryum yakıt kullanılabilirliğinin araştırılması

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

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

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Ahmet ÇİFCİ

Danışman: Adem Acır

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez çalışmasında 22 MWth gücünde 15 ton kütleye sahip yüksek sıcaklıklı gaz soğutmalı Holos mikro nükleer reaktörünün tüm kor modelleme yöntemiyle nötronik analizi yapılmıştır. Holos mikro nükleer reaktörü 151 tane altıgen grafit bloktan oluşmaktadır. Her bir yakıt demeti 54 soğutucu kanalı ve 19 yakıt kanalı içermektedir. Ayrıca Küçük Modüler Reaktörler konusu değerlendirilmiştir. Küçük Modüler Reaktörler, Hafif Su Reaktörlerine göre yatırım maliyetlerinin düşük olması, boyutlarının küçük olması gibi sebeplerle ön plana çıkmaktadır. Taşınabilir olmasının yanı sıra hızlı kuruluma sahip olmaları da büyük avantajlar sağlamaktadır. Dünyada yaşanan enerji kriziyle beraber literatürdeki çalışma sayısı görece hızlı bir şekilde artmıştır. Yapılan çalışmalarda yakıt olarak kullanılan çok katmanlı yakıt kürecikleri kendiliğinden güvenli yakıtlar olup genellikle boş yakıt kanallarına doğrudan doldurulmaktadır. Bazı çalışmalarda sinterlenmiş grafit ile peletlenmiş olarak kullanılan bu yakıt küreciklerini, bu çalışmada küçük modüler reaktörde kullanarak Th-232 elementini yakıp sonuç olarak reaktörde ne kadar U-233 elementi oluştuğu, yakabilme kapasitesi, yakıtta hacmen ne kadar toryum elementi kullanılabilirliğine bakılmıştır. Literatürdeki çalışmalarda, Yüksek Sıcaklıklı Gaz Soğutmalı Reaktörler için genellikle Nötronik analiz için sonsuz hücre yöntemi kullanılır. Fakat bu yöntemde reaktördeki elementlerin tükenme miktarları, tüm kor analizlerle yapılan nötronik analizlerle her zaman örtüşmemektedir. Bu çalışmada Tüm Kor Geometri ile nötronik analiz yapılmıştır. Çalışmada temel olarak Serpent Monte Carlo Reaktör Fiziği Yanma Hesaplama Kodu kullanılmıştır. Çok katmanlı yakıt kürelerinin yakıt kanallarındaki dağılımı için ise OpenMC Monte Carlo Nötron ve Foton Taşıma Simülasyonu Kodu kullanılmıştır.

Anahtar Kelimeler : HTGR, Küçük Modüler Reaktör, Serpent, Toryum, Mikro Reaktör