توزیع بهینه سوخت توریوم در لایه های مختلف بستر بالستیک برای دستیابی به ضریب تولید پایدار U-233

چرخه سوخت توریوم–اورانیوم-233 به دلیل ظرفیت مناسب ^232Th برای تبدیل به ماده شکافت پذیر ^233U، اقتصاد نوترونی مطلوب ^233U در طیف حرارتی و پتانسیل کاهش تولید برخی اکتینیدهای فرعی، یکی از گزینه های قابل توجه برای توسعه چرخه های سوخت هسته ای پایدار محسوب می شودچارچوب پیشنهادی بر پایه تفکیک نواحی محرک (Driver) و تولیدکننده (Breeder) و بررسی پیکربندی های همگن، دو ناحیه ای و چندناحیه ای استوار است. در این رویکرد، اثر پارامترهایی نظیر شعاع ناحیه محرک، نسبت حجمی نواحی محرک و تولیدکننده، میزان بارگذاری فلز سنگین، توزیع توریوم، زمان اقامت گلوله ها و شرایط تابش بر رفتار نوترونیکی و تولید ایزوتوپی بررسی می شود. زنجیره تبدیل ^232Th(n,γ)^233Th→^233Pa→^233U نیز با تاکید بر نقش جذب نوترونی ^233Pa در کاهش بازده واقعی تولید ^233U لحاظ می شود. معیار ارزیابی شامل ضریب تبدیل، keffk_{eff}، نرخ تولید و مصرف ^233U، موجودی ^233Pa، توزیع فضایی توان و ضریب پیک توان است. هدف نهایی، تعیین آرایشی است که ضمن حفظ شرایط بحرانیت و محدودیت های نوترونیکی و ایمنی، بیشترین ظرفیت تولید پایدار ^233U را فراهم کند. این مطالعه با تبدیل مسئله توزیع سوخت از یک آرایش همگن به یک مسئله بهینه سازی فضایی–زمانی، چارچوبی برای طراحی پیکربندی های چندناحیه ای توریومی در راکتورهای بستر گلوله ای ارائه می کند و امکان نزدیک شدن به ضریب تبدیل واحد را در شرایط طراحی مناسب مورد ارزیابی قرار می دهد.

کلیدواژه ها:

چرخه سوخت توریوم ، U-233 ، ضریب تبدیل ، راکتور بستر گلوله ای ، توزیع لایه ای