İki gruplu difüzyon teorisi yardımıyla kritik nükleer reaktör ebatının tespiti

Abstract

Fosil yakıtların haricinde kesintisiz güç kaynağı olarak kullanılabilecek bilinen tek enerji kaynağı nükleer enerjidir. Nükleer enerjinin açığa çıkarılması ise nükleer reaktörlerde gerçekleşen fisyon reaksiyonuyla meydana gelmektedir. Fisyon reaksiyonun kontrol altında tutulabilmesi ise kritiklik şartının sağlanmasına bağlıdır. Bu çalışmada, fisyon reaksiyonunu tetikleyen nötronlar düşük enerjili termal nötronlar ve yüksek enerjili hızlı nötronlar olmak üzere iki ayrı grup halinde değerlendirilmiştir. Bunun sonucunda ortaya çıkan iki gruplu nötron difüzyon teorisi iki gruplu kritiklik denklemine yol açar. Verilen bir reaktör kompozisyonu için kritikliği sağlayan reaktör ebatı iki gruplu kritiklik denklemini numerik olarak çözerek tespit edilmiştir. Bu yolla, küresel geometride çekirdek yarıçapı, yansıtıcı kalınlığı ve ekstrapolasyon uzunluğundaki değişimlerin kritik reaktör ebatı üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde araştırılmıştır.

The only known energy source that can be used as a continuous power souce except fossil fuels is the nuclear energy. Exploitation of the nuclear energy takes place via the fission reaction that takes place inside the nuclear reactors. Being able to keep the fission reaction under control depends on satisfying the criticality condition. In this work, the neutrons that trigger the fission reaction have been regarded as two different groups that are low energy thermal neutrons and high energy fast neutrons. Two group neutron diffision theory that aries as a results of this yields two group criticality equation. The reactor size that satisfies the critically condition for a given reactor composition has been determined by solving the two group criticality equation numerically. In this way, the effects of the changes in the core radius, the reflector thickness and the extrapolation lenght on the critical reactor size in spherical geometry have been investigated in detail.