توزیع بهینه سوخت توریوم در لایه های مختلف بستر بالستیک برای دستیابی به ضریب تولیدپایدار U-۲۳۳

چرخه سوخت توریوم–اورانیوم-۲۳۳ به دلیل ظرفیت مناسب ^۲۳۲Th برای تبدیل به ماده شکافت پذیر ^۲۳۳U، اقتصاد نوترونی مطلوب ^۲۳۳U 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 ^۲۳۲Th(n,γ)^۲۳۳Th→^۲۳۳Pa→^۲۳۳U نیز با تاکید بر نقش جذب نوترونی ^۲۳۳Pa در کاهش بازده واقعی تولید ^۲۳۳U لحاظ می شود. معیار ارزیابی شامل ضریب تبدیل، keffk_{eff}، نرخ تولید و مصرف ^۲۳۳U، موجودی ^۲۳۳Pa، 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 ^۲۳۳U 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-۲۳۳ ، ضریب تبدیل ، راکتور بستر گلوله ای ، توزیع لایه ای ، TRISO ، breeding ratio ، ایمنی غیرفعال.