بهینه سازی آرایش سوخت توریوم-پلوتونیوم در راکتور سریع سدیم-خنک با هدف دستیابی به خودکفایی شکافت پذیر

در این پژوهش، بهینه سازی آرایش سوخت مخلوط اکسید توریوم-پلوتونیوم (Th-Pu) در یک راکتور سریع سدیم خنک (SFR) با ظرفیت ۱۰۰۰ مگاوات حرارتی بررسی شده است. هدف اصلی، دستیابی به نسبت تبدیل (Conversion Ratio) نزدیک به ۱ یا بالاتر برای خودکفایی شکافت پذیر (fissile self-sufficiency) با حداقل وابستگی به اورانیوم غنی شده یا پلوتونیوم خارجی پس از چرخه های اولیه است. با استفاده از کد مونت کارلو SERPENT ۲.۱.۳۱ و کتابخانه ENDF/B-VIII.۰، مدل سه بعدی هسته شامل مناطق driver (Th-Pu-MA) و blanket (ThO₂) طراحی و بهینه سازی شد. پارامترهای کلیدی مانند k_eff، Doppler coefficient، sodium void reactivity (SVR)، breeding ratio (BR) و inventories ایزوتوپ ها در طول چندین چرخه سوخت محاسبه گردید. نتایج نشان دهنده BR ≈ ۱.۰۲–۱.۱۵ در آرایش های بهینه با zoning radial و axial) است که امکان عملیات طولانی مدت (بیش از ۶۰۰–۸۰۰ EFPD) بدون شارژ خارجی fissile را فراهم می کند. اثر void سدیم کاهش یافته و ضریب Doppler منفی حفظ شده است. این طراحی، پتانسیل incineration minor actinides (MA) را نیز داراست و به سمت چرخه سوخت بسته توریوم محور حرکت می کند.

کلیدواژه ها:

راکتور سریع سدیم خنک ، بهینه سازی آرایش هسته ، خودکفایی شکافت پذیر ، نسبت تبدیل ، Serpent Monte Carlo.