Bir manyetik sıkıştırmalı füzyon reaktöründe farklı trityum üretim malzemelerinin performanslarının nötronik olarak incelenmesi
Neutronic investigation of different tritium breeding materials in a magnetic confined fusion reactor
- Tez No: 814225
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜVEN TUNÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Nükleer Mühendislik, Energy, Nuclear Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
İnsanoğlunun enerji ihtiyacını karşılamak için 20. yüzyılın ikinci yarısından itibaren füzyon reaktörleri ile ilgili çalışmalar manyetik sıkıştırmalı füzyon reaktörleri üzerinde yoğunlaşarak devam etmektedir. D-T reaksiyonu ile çalışan ve bu reaktörlerin bir tipi olan tokamak reaktörlerine ait net füzyon gücü elde edilmesi, ticari olarak uygulanabilirliği, trityum üretiminin sürdürülebilirliği ve reaktör yapısal malzemelerinin seçimi konuları reaktörün hizmet verebilmesi açısından hayati öneme sahiptir. Ele alınan çalışmada, kompakt, güvenilir ve ticari olarak uygulanabilir bir kavramsal tokamak olan ARC reaktörü geometrisi uygulanmıştır. ARC reaktörü tabakaları D şekilli geometri olarak modellenip, OpenMC açık kaynak kodunda, yapısal malzemelerin ve tabakalarının nötronik performansları incelenmiştir. Bu kapsamda öncelikle, 2 farklı vakum kabı malzemesi (SiC kompozit ve V4Cr4Ti alaşımı), 4 farklı eriyik tuz çeşidi (FLiBe, FLiNaK, FLiNaBe, FLiNaRb) ve doğal Li ile 3 farklı Li-6 zenginleştirme oranlarında (%30, %60, %90) oluşturulan 32 farklı modelin trityum üretim oranı (TBR) değerleri araştırılmıştır. Ardından, TBR ≥ 1,05 olan 12 model için toksik etkisi bulunan berilyum elementinden oluşan nötron çoğaltma tabakası çıkarılarak reaktörde trityum üretiminin sürdürebilirliği incelenmiştir. Son kısımda ise, elde edilen modellerin vakum kabı iç-dış duvarları ile trityum üretimi tabakasındaki nötron akıları incelenmiştir. Tüm sonuçlar değerlendirildiğinde, TBR ≥ 1,05 şartının SiC kompozit vakum kabı malzemesinin kullanıldığı modellerde FLiBe eriyik tuzu ile sağlandığı; V4Cr4Ti vakum kabı malzemesinin kullanıldığı modellerde ise FLiBe ve FLiNaBe eriyik tuzları ile sağlandığı görülmüştür. Benzer şekilde, V4Cr4Ti vakum kabı malzemesinin kullanıldığı modellerde nötron çoğaltma tabakası çıkarıldığında TBR ≥1,05 şartı, FLiBe_NÇB_yok ve FLiNaBe_ NÇB_yok eriyik tuzları ile sağlandığı ortaya konulmuştur. Çalışma kapsamında incelenen tüm modellerde, plazmadan trityum üretim tabakasına doğru başlangıçta üretilen nötronların tabakaları geçtikçe moderasyona uğradığı görülmüştür
Özet (Çeviri)
In order to meet the energy needs of mankind, studies on fusion reactors have been continuing since the second half of the 20th century, focusing on magnetic compression fusion reactors. Obtaining net fusion power, commercial applicability, sustainability of tritium production and selection of reactor structural materials of tokamak reactors, which operate with D-T reaction and are a type of these reactors, are of vital importance for the reactor to serve. ARC reactor geometry, which is a compact, reliable and commercially viable conceptual tokamak, is applied in the present study. ARC reactor layers were modeled as D-shaped geometry and neutronic performances of structural materials and layers were investigated in OpenMC open source code. In this context, first of all, 2 different vacuum vessel materials (SiC composite and V4Cr4Ti alloy), 4 different types of molten salt (FLiBe, FLiNaK, FLiNaBe, FLiNaRb) and natural Li and 3 different Li-6 enrichment rates (30%, 60%, %90), the tritium production ratio (TBR) values of 32 different models were investigated. Tritium production ratio (TBR) values of 32 different models created were investigated. Then, the sustainability of tritium production in the reactor was investigated by removing the neutron multiplication layer consisting of the toxic element beryllium for 12 models with TBR ≥ 1,05. In the last part, the neutron fluxes in the inner-outer walls of the vacuum vessel and the tritium breeding zone of the models obtained were investigated. When all the results are evaluated, it is seen that the TBR ≥ 1,05 condition is met with FLiBe molten salt in models using SiC composite vacuum cup material; In the models in which V4Cr4Ti vacuum cup material is used, it has been observed that it is provided with FLiBe and FLiNaBe molten salts. Similarly, in models using V4Cr4Ti vacuum cup material, when the neutron amplification layer is removed, TBR ≥1,05 condition is met with FLiBe_NÇB_yok ve FLiNaBe_ NÇB_yok molten salts. In all models examined within the scope of the study, it was observed that the initially produced neutrons from the plasma to the tritium production layer moderated as the layers passed.
Benzer Tezler
- Doğu pontidlerde hava ve yer manyetik anomali değişimlerininanaliz edilerek derin ve sığ jeolojik yapılar ile ilişkilendirilmesi
Analysis of air and earth magnetic anomaly changes in easternpontides and their relation with deep and shallow geologicalstructures
TUĞÇE ÖZKAPTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Jeofizik MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ ERDEN BABACAN
- Mn yerine Ti eklenmesinin comnge alaşımının yapısal, manyetik ve manyetokalorik özelliklerinin üzerine etkisinin incelenmesi
The investigation of the effect of the substitution of Ti for Mn on the structural, magnetic and magnetocaloric properties of comnge alloy
OĞUZ YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKER DİNÇER
- Farklı ısıl işlem uygulamalarının comn1-xvxge (0
The effect of different heat treatment applications that's on structural,magnetic and magnetokaloric properties of (0
ONUR TOZKOPARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EYÜP DUMAN
- Manyetik ericsson ve brayton soğutma çevrimlerinin parametrik olarak incelenmesi
Parametric investigation of magnetic ericsson and brayton refrigeration cycles
YUNUS EMRE ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN AYDIN
- Kaskat aktif manyetik rejenerasyonlu (AMR) soğutma sistemlerinin uygulama potansiyelinin araştırılması ve sayısal modellenmesi
Feasibility study and numerical analysis of cascade active magnetic regenerative refrigeration systems
HADİ GANJEHSARABİ
Doktora
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ GÜNGÖR
PROF. DR. İBRAHİM DİNÇER