Hızlandırıcı Sürücülü Sistemlerde Toryum-Plütonyum Yakıt Kullanımının Nötronik Açıdan Değerlendirilmesi

Hızlandırıcı Sürücülü Sistemler (HSS), geleneksel nükleer reaktörlerden farklı olarak kritik-altı çalışma prensibine sahiptir. Ayrıca hızlandırıcı sürücülü system harici bir parçacık hızlandırıcısı tarafından desteklenmektedir. Hızlandırıcı devre dışı bırakıldığında sistemdeki nötron üretimi sona erdiğinden reaksiyon kendiliğinden durur, bu da HSS'leri güvenlik açısından avantajlı bir seçenek haline getirir. Bu çalışmada, iki yakıt bölgesine sahip bir Hızlandırıcı Sürücülü Sistem (HSS) tasarlanmış ve nötronik performansı analiz edilmiştir. Sistem; spallasyon nötron hedefi, kritik altı yakıt bölgesi, dönüşüm bölgesi ve reflektör olmak üzere dört ana bileşenden oluşmaktadır. Spallasyon hedefi olarak %45 Kurşun ve %55 Bizmut içeren Kurşun-Bizmut Ötektik (LBE) alaşımı kullanılmıştır. İlk yakıt bölgesi UO₂ ile oluşturulurken, ikinci bölgede ThO₂-PuO₂ karışımları farklı oranlarda değerlendirilmiştir. Başlangıçta saf ThO₂ esas alınmış, ardından plütonyum oranı kademeli olarak artırılarak altı farklı karışım elde edilmiştir. Her bir bileşim için çevrim başlangıcı (ÇB) ve çevrim sonu (ÇS) noktalarında etkin nötron çoğaltma katsayısı (keff) hesaplanmıştır. Bulgular, PuO₂ oranındaki artışın keff değerini yükselttiğini ve enerji kazancı üzerinde belirgin etkiler oluşturduğunu göstermektedir. Bu analizler, HSS'lerin yakıt dönüşüm verimliliğini artırmaya yönelik önemli veriler sunmaktadır