Kiihdytinavusteisen energiavahvistimen reaktorikineettinen analyysi
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2001
Major/Subject
Ydin- ja energiatekniikka
Mcode
Tfy-56
Degree programme
Language
fi
Pages
109
Series
Abstract
Ydinvoimalaitosten suurimman yksittäisen ongelman muodostaa käytöstä poistettava polttoaine, jolle on toistaiseksi suunniteltu ainoana ratkaisuna sen varastoimista esim. kallioperään useiksi sadoiksi tuhansiksi vuosiksi. Korkea-aktiivinen ydinjäte sisältää kuitenkin runsaasti piileviä energiavaroja, joiden hyödyntäminen saattaisi olla suoraan loppusijoitukseen nähden kannattavampaa. Tällöin kyettäisiin myös vähentämään pitkän ajan loppusijoitukseen liittyviä epävarmuustekijöitä. Ital. Carlo Rubbian ehdottamassa kiihdytinavusteisessa energiavahvistimessa ydinjätettä hävitetään tekemällä siitä energiaa. Laite toimii torium-uraanipolttoainekierrolla, joka voi olla tavanomaista uraani-plutoniumkiertoa turvallisempi ydinaseiden leviämisuhan kannalta. Järjestelmä on konstruoitu alikriittiseksi, jota ohjaa ulkoinen protonisuihku. Suihkun törmätessä raskasmetallikohtioon syntyy suuri spallaationeutronivuo, joka reaktorissa monistuessaan muuntaa radiotoksiset ydinlajit vähemmän vaarallisiksi tai kokonaan stabiileiksi. Kysymykseen tulevat neutronien kaappaus- ja fissioreaktiot. Työssä on laadittu deterministinen tietokoneohjelmisto energiavahvistimen kvalitatiivisten kinetiikkaominaisuuksien tutkimiseksi. Malli on rakennettu ajasta riippuvan 2-ryhmädiffuusioteorian pohjalle 1-ulotteisessa pallo- ja 2-ulotteisessa sylinterigeometriassa, joka ottaa huomioon viivästyneet neutronit sekä pääasialliset hajoamiskanavat. Algoritmi rakentuu implisiittiseen Eulerin menetelmään. Reaktorin sydänalue pidetään homogeenisena, eikä termistä takaisinkytkentää ole mukana. 1-dimensioisen mallin avulla selvitettiin, mm. millaisia tehotransientteja ulkoisen protonisuihkun antoisuusvaihtelut synnyttävät. Lisäksi tarkasteltiin fissiomyrkkyjen kerääntymistä reaktoriin sen toiminnan aikana. Palamasta aiheutuvia muutosilmiöitä seurattiin latausjakson (n. 1 v) aikana. Työ puoltaa osaltaan aiempia selvityksiä energiavahvistimen mahdollisesta soveltuvuudesta ydinjätteen hävittämiseen ja sitä kautta energian tuotantoon. Järjestelmässä ei ilmene äkillisiä epäsuotuisia tehomuutoksia, jotka saattaisivat johtaa esim. hallitsemattomaan energian vapautumiseen. Energiavahvistin saattaa tarjota tulevaisuudessa varteenotettavan vaihtoehdon korkea-aktiivisen ydinjätteen eliminoimiseksi ja ympäristölle vähemmän vaarallisen ydinenergian tuottamiseksi välivaiheen aikana ennen fuusiovoimaloiden tuloa. Ongelmana on, ettei edes prototyyppiä ole vielä voitu rakentaa teknisten ongelmien takia.Description
Supervisor
Salomaa, RainerThesis advisor
Salomaa, RainerKeywords
energy amplifier, energiavahvistin, accelerator-driven systems, kiihdytinavusteiset järjestelmät, transmutation, transmutaatio