ارزیابی عملکرد سوخت توریوم-پلوتونیوم بازیافتی در راکتورهای CANDU با رویکرد کاهش مصرف اورانیوم طبیعی

راکتورهای CANDU به دلیل اقتصاد نوترونی برتر، سوخت گذاری آنلاین و طیف حرارتی نرم، بستری منحصربه فرد برای استقرار چرخه های سوخت پیشرفته توریوم-پلوتونیوم فراهم می کنند. در این مطالعه گسترش یافته، عملکرد نوترونیکی شبکه و هسته، ضرایب واکنش پذیری، تکامل ایزوتوپی، ملاحظات ترموهیدرولیکی، رفتار مواد سوخت در سوخت سوزی بالا، مقاومت در برابر تکثیر، ارزیابی اقتصادی-منابعی، مشخصات پسماند و مقایسه با سوخت های پیشرفته دیگر (از جمله ANEEL و SEU) برای سوخت های (Th,Pu)O₂ با محتوای 5–20٪ وزنی PuO₂ راکتور-گرید بررسی شده است. محاسبات با ترکیب کدهای مونت کارلو (SERPENT MCNPX) و کدهای تعیین گرا (WIMS-AECL، DRAGON، DONJON/RFSP) انجام شده و نتایج با داده های منتشرشده اعتبارسنجی گردیده است. سوخت 10٪ PuO₂ + 90٪ ThO₂ سوخت سوزی تخلیه 50–60 GWd/tHM، کاهش 50–75٪ مصرف اورانیوم طبیعی در مقیاس سیستم، بهبود نسبی CVR، FTC منفی تر و سوزاندن موثر پلوتونیوم را نشان می دهد. تولید U-233 قابل توجه و کاهش اکتینیدهای فرعی از مزایای کلیدی است. محدودیت های عملکرد سوخت در سوخت سوزی بالا و الزامات حفاظتی ناشی از U-232 نیز مورد بحث قرار گرفته است. سوخت بازیافتی همچنین امکان سوزاندن پلوتونیوم انباشته شده را فراهم می کند. این رویکرد بدون نیاز به تغییر اساسی در طراحی قلب یا سیستم های کنترل موجود، پتانسیل بالایی برای پایداری بلندمدت و کاهش وابستگی به اورانیوم طبیعی دارد.

کلیدواژه ها:

سوخت توریوم-پلوتونیوم ، راکتور CANDU ، سوخت سوزی بالا ، کاهش مصرف اورانیوم طبیعی ، واکنش پذیری خلاء خنک کننده ، تولید U-233 ، چرخه سوخت پیشرفته.