Monte Carlo tekniği kullanılarak hızlandırıcı güdümlü sistemlerde nükleer atık dönüşümlerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi MONTE CARLO TEKNİĞİ KULLANILARAK HIZLANDIRICI GÜDÜMLÜ SİSTEMLERDE NÜKLEER ATIK DÖNÜŞÜMLERİNİN İNCELENMESİ Mehmet Emin KORKMAZ İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı 94+xii sayfa 2005 Tez Danışmanı: Prof. Dr. Başar ŞARER Bu çalışmada, Hızlandırıcı Güdümlü Sistem (ADS) kullanılarak sırasıyla 99Tc, 129I, 237 Np, 238U ve 239Pu beş uzun yarı ömürlü nükleer atığın kararlı veya kısa yarı ömürlü izotoplara dönüşümleri incelenmiştir. Yüksekliği 300 cm, iç yarı çapı 98 cm ve dış yarı çapı 100 cm olan silindir kabın içinde hegzagonal olarak dağılmış yüksekliği 300 cm, iç yarı çapı 0,425 cm ve dış yarı çapı 0,430 cm olan 90 çubuk vardır. Parçalanma reaksiyonları için kullanılan hedef, yüksekliği 190 cm ve yarı çapı 10 cm olan doğal kurşundan yapılmıştır. Uzun yarı ömürlü nükleer atığın dönüşüm oranları, silindir kap içindeki nötron dağılımı, demet protonu başına nötron üretim sayısı 1, 2 ve 3 GeV'lik üç proton demet enerjileri için incelenmiştir. Üç boyutlu nükleonik hesaplamalar MCNPX Monte Carlo kodu ve ENDF/B-VI nükleer veri kütüphanesi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 99Tc, 129I, 237Np, 238 U ve 239Pu için hesaplanan dönüşüm oranları literatür sonuçlarıyla uyumludur. ANAHTAR KELİMELER: Hızlandırıcı Güdümlü Sistem, Nükleer Atık, Dönüşüm, MCNPX, ENDF/B-VI

ABSTRACT Master INVESTIGATION OF NUCLEAR WASTE TRANSMUTATION IN ACCELERATOR DRIVEN SYSTEMS BY USING MONTE CARLO METHOD Mehmet Emin KORKMAZ İnönü University The Faculty of Science and Arts Department of Physics 94+xii Pages 2005 Supervisor : Prof. Dr. Başar Şarer In this study an Accelerator Driven System (ADS) is used to investigate the transmutation of five long-lived nuclear wastes like 99Tc, 129I, 237Np, 238U, 239Pu into stable or short-lived isotopes. There are 90 bars, their outer and inner radius and heights are 0,430 , 0,425 and 300 cm with hexagonal distributing in the cylinder vessel with inner radius of 98 cm, outer radius of 100 cm and height of 300 cm. The spallation target is made of natural lead with an radius of 10 cm and height of 190 cm. The transmutation rate of long-lived nuclear waste, the neutron production number per beam proton, neutron distribution in the cylinder vessel are analyzed for three proton beam energies of 1, 2 and 3 GeV. A proton beam is performed with current of 10 mA and power of 10 MW. Proton beam radius is 2 cm, incident beam is on the z axis. The liquid sodium is used as coolant. The structure material is ferritic steel. Three dimentional nucleonic calculations is carried out using Monte Carlo code MCNPX and ENDF/B-VI nuclear data. Calculated values of transmutation rates for 99Tc, 129I, 237Np, 238U, 239Pu are in agreement with the existing literature results. KEYWORDS : Accelerator Driven System, Nuclear Waste, Transmutation, MCNPX, ENDF/B-VI