امکان سنجی و بررسی تولید نمونه ۳C-SiC به عنوان حس گر بلوری بیشینه دما

یکی از روش­ هایی که به منظور طراحی و بهینه­ سازی موتورها و توربین­های با بازده بالا در سال­های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته، استفاده از حس گرهای بلوری بیشینه دما است. این حس گرها معمولا در ابعاد بسیار کوچک و از موادی مانند ۳C-SiC، الماس، گرافیت و غیره ساخته می­ شوند و می ­توانند در محل مورد نظر در داخل توربین یا موتور قرار گیرند و دمای بیشینه ایجاد شده را اندازه ‎گیری نمایند. با توجه به ابعاد کوچک این حس گرها و دقت بسیار بالای اندازه‎ گیری، می­ توان توزیع مکانی بسیار دقیقی از دمای ایجاد شده به ­دست آورد. برای تولید این حس گرها جریان بسیار بالای نوترون­ های سریع مورد نیاز است. در این مقاله، ابتدا قلب فشرده شماره ۱۸ راکتور تحقیقاتی تهران شبیه­ سازی شد. سپس شار بیشینه نوترون سریع برای نمونه ۳C-SiC محاسبه شد. نتایج شبیه­ سازی نشان می­ دهد که کانال F۴ بیشترین شار نوترون سریع را برای این منظور در اختیار قرار خواهد داد. همچنین محاسبات پرتوزایی با استفاده از کد ORIGEN و نرخ دز از طریق کد ۶ MCNP انجام شد. نتایج نشان داد که مقدار پرتوزایی نمونه بعد از ۴ ماه حدود ۶۵% کاهش می­ یابد و در این راستا، مقدار نرخ دز کل نیز به مقدار کمتر از معیار ۱۰ میکروسیورت[۱] بر ساعت می­ رسد. در ادامه، نمونه ۳C-SiC در قدرت MW ۵ در راکتور تحقیقاتی تهران تابش داده شد. سپس اندازه دانه و مقدار کرنش قبل و بعد از تابش ­دهی محاسبه شد. در نهایت با توجه به نتایج این مقاله، می ­توان گفت که نمونه ۳C-SiC به عنوان یک حس گر بلوری بیشینه دما مناسب خواهد بود. [۱] این معیار نرخ دز، بر اساس تعریف آژانس بین المللی اتمی که مقدار ۲۰ میلی سیورت در سال می باشد، در نظر گرفته شده است. البته با توجه به مقدار ۸ ساعت کاری در روز که معادل ۴۰ ساعت در هفته و به ازای ۵۰ هفته کاری در سال، مقدار ۲۰۰۰ ساعت کاری به دست می آید. بنابراین تقسیم این دو عدد، مقدار نرخ دز ۱۰ میکرو سیورت بر ساعت به دست می آید.

کلیدواژه ها:

حس گر بیشینه دما ، ۳C-SiC ، کد ۶ MCNP ، شار ، ساختار شبکه ، نرخ دز و پرتوزایی