طراحی مفهومی نوترونیک چشمه نوترون سرد در راکتور تحقیقاتی تهران

در این پژوهش، طراحی مفهومی نوترونیک چشمه نوترون سرد (cns) برای راکتور تحقیقاتی تهران (trr)با استفاده از کد mcnpx انجام شده است. چشمه نوترون سرد، نوترون هایی با انرژی بسیار پایین (سرعت کم) با طول موج بلند را برای پراکندگی نوترون ها، تولید می کند زیرا چشمه نوترون سرد، نوترون ها را تا دمای حدود 20 کلوین سرد می کند که حدود 15 برابر انرژی آن ها کم تر از نوترون های حرارتی است. این کاهش دما سبب تولید نوترون های سرد شده که برای مطالعه ابررسانایی، اثرات مغناطیسی و دیگر اثرات کوانتومی که در مواد در دمای پایین رخ می دهد، مفید می باشند به همین علت نصب و راه اندازی چشمه نوترون سرد (cns) در راکتورهای تحقیقاتی ، قابلیت تحقیق در زمینه فیزیک و ماده چگال را افزایش می دهد. بسیاری از راکتورهای تحقیقاتی در سراسر جهان دارای یک cns می باشند و یا قصد ساخت آن را دارند. با توجه به گستردگی استفاده از چشمه های نوترون سرد در راکتورهای تحقیقاتی دنیا و کاربرد روزافزون نوترون های سرد در تحقیقات بنیادین ضروری است تا با در اختیار داشتن راکتور تهران بعنوان تنها راکتور تحقیقاتی کشور با توان و شار نوترونی و تسهیلات پرتودهی مناسب در اطراف آن، یک سیستم چشمه نوترون سرد را با قابلیت بهره برداری در این راکتور طراحی نمود. در این پژوهش سعی شده که اطلاعات کامل و جامعی از انواع، اجزا و سیستمهای مربوطه، روند طراحی و ساخت، مفاهیم اصلی cns و همچنین چالشهای موجود در این زمینه، آورده شود. علاوه بر این به تفصیل به کاربرد و پیشینه این موضوع که بیانگر اهمیت و میزان کاربرد سیستم مورد نظر است پرداخته شده است. در این تحقیق تجزیه و تحلیل پارامتری برای انتخاب نوع، مکان، ماده کندکننده، هندسه کندکننده و ابعاد مورد نیاز cns برای به حداکثر رساندن شار نوترون سرد در حالی که گرمای تولید شده در cns کمینه باشد، صورت گرفته است. سلول کند کننده در این طراحی دارای یک ساختار کروی حلقوی با شعاع خارجی cm 6 می باشد. میزان افزایش شار، روشنایی و ضریب افزایش نوترون سرد همراه با گرمای تولید شده در cns برای انواع مواد مورد نظر شامل هیدروژن مایع ، دوتریوم مایع و متان جامد برای مکان های مختلف در دو آرایش متفاوت قلب اول و قلب تعادلی محاسبه شده است که هیدروژن مایع با غالب بودن غلظت ارتو و سپس متان جامد با دارا بودن شار نوترون سرد از مرتبه 8 در کانال پرتو دهی f برای قلب اول و در کانال پرتو دهی b برای قلب تعادلی بهترین گزینه می باشند.