محاسبه شار نوترونی در تله نوترون در راکتورهای تحقیقاتی

از راکتورهای تحقیقاتی به منظور پرتودهی و تست مواد، تولید رادیوایزوتوپ ها و همچنین استخراج یک طیف وسیع از پرتوهای نوترونی استفاده می شود. به منظور پرتودهی موثر مواد جهت تولید رادیوایزوتوپ ها و تست مواد، به شار نوترون حرارتی بالا در مجموعه های پرتودهی نیاز می باشد. در بهینه سازی شار نوترون های حرارتی در تله نوترون یک راکتور تحقیقاتی، این واقعیت که قسمت مرکزی تله نوترون باید محلی برای قرارگیری نمونه ها باشد، همواره مد نظر بوده است. با این فرض آزمون مواد مختلف به عنوان ماده تله نوترون برای بهینه سازی شار حرارتی صورت گرفته است. در اجرای این هدف، استفاده از ابزار محاسباتی (کدها) به عنوان ابزاری کارآمد در طراحی مد نظر قرار گرفته است. در این پروژه مدل راکتور مقیاس mw10 آژانس بین المللی انرژی اتمی با غنای سوخت 20 درصد (تازه و بدون مصرف)، به عنوان راکتور مبنای پژوهش انتخاب شد. همچنین در این پروژه از کندکننده های مختلف در صنعت هسته ای یعنی آب سبک (h_2 o)، آب سنگین (d_2 o)، بریلیوم (be) و گرافیت (gr) در قسمت تله نوترون راکتور تحقیقاتی استفاده شد. سپس با استفاده از کد محاسبات سلولی (wims-d4) ثوابت گروهی به طور جداگانه برای هر یک از مجموعه های سوخت، بازتابنده و تله نوترون با کندکننده های مختلف محاسبه شد. این ثوابت گروهی محاسبه شده، به عنوان ورودی به کد محاسبات قلب (citation) داده شد و در نهایت مقادیر شار نوترونی در سه گروه انرژی و ضریب تکثیر موثر قلب (k_eff) برای هر یک از کندکننده های مختلف بدست آمد. بیشترین شار نوترون حرارتی در منطقه تله نوترون با ماده کندکننده آب سنگین (d_2 o) حاصل می شود و پس از آن گرافیت (gr)، بریلیوم (be)و در نهایت آب سبک (h_2 o) شار نوترون حرارتی بالایی ایجاد می نمایند.