An evalution of nuclear waste in a thorium fusion-fission reactor with different moderators

Bir toryum füzyon- fisyon reaktöründe nükleer atıkların farklı soğutucularla değerlendirilmesi

Abstract

In this work, a neutronic anlysis and an evaluation of the nuclear waste such as Np, Am, Cm has been performed for a hybrid reactor with different moderators used $ThO_2$ as fuel and fusion neutron drivers with 14.1MeV as neutron source. Flibe, natural lithium and gas were selected as coolant in hybrid blankets. Flibe moderated blanket spent amount of $^{243}Am$ with 49.83 % according to the start at the end of 48th months and it gave well result. Amount of $^{241}Am$ and $^{243}Am$, important nuclear waste, have decreased in hybrid blanket during reactor operation time. They are spent in especially flibe and gas moderated blankets more than natural lithium moderated blanket. At the end of 48th months, $^{241}Am$ and $^{243}Am$ were consumed in ratio of 51,68 % and 44,32 % in flibe moderated blanket. The portion of the consumption of $^{244}Cm$ produces $^{245}Cm$, which is very precious nuclear fuel. It was shown that flibe moderated blanket has produced amount of $^{245}Cm$ with 1,27 kg/m more than the other blankets during 48th months operation time.

Özet

Bu çalışmada 14.1 MeV füzyon nötron kaynaklı ve $ThO_2$ yakıtlı bir hibrid reaktörde 48 aylık çalışma süresince Np, Am ve Cm gibi nükleer atıkların değerlendirilmesinin farklı soğutucularla nötronik analizi yapılmıştır. Soğutucu olarak flibe, tabii lityum ve gaz soğutucu seçilmiştir. Flibe soğutuculu manto diğer soğutuculara nazaran başlangıçtaki $^{237}Np$ miktarının % 49.83'ünü tüketerek 48. ayda en iyi sonucu vermiştir.Önemli bir nükleer atık olan $^{241}Am$ ve $^{243}Am$ çekirdekleri reaktör işlem zamanı boyunca hibrid manto içinde azalmakta ve özellikle flibe ve gaz soğutuculu mantolarda tabii lityum soğutuculu mantoya göre daha fazla tüketilmektedir. 48 ay sonunda $^{241}Am$ ve $^{243}Am$ çekirdekleri flibe soğutuculu mantoda sırasıyla % 51.68 ve % 44.32 oranında tüketilmektedir.$^{244}Cm$ tüketiminin bir kısmı çok kıymetli bir nükleer yakıt olan $^{245}Cm$ üretimini sağlamaktadır. 48 aylık işlem periyodu sonunda en fazla $^{245}Cm$ miktarı 1.27 kg/m ile flibe soğutuculu mantoda görülmektedir.