تجزیه و تحلیل تولید ترتیم (Tritium) و راهبردهای مدیریت برای راکتور تست دمای بالا خنک شده با نمک فلوراید (FHTR) (Tritium Production Analysis and Management Strategies for a Fluoride-salt-cooled High-temperature Test Reactor (FHTR

رشته های مرتبط: مهندسی هسته ای، مهندسی هسته ای گرایش رآکتور
  ۱ – مقدمه ۱-۱ بازنگری راکتور حرارت بالا خنک شده با نمک فلوراید (FHR) تحقیق در مورد رشته های مهندسی هسته ای و مواد در سطح جهان اخیرا به بررسی مفهوم راکتور جدید می پردازد که FHR نامیده شد . موارد زیر در طراحی بطور برجسته نشان داده می شوند که عبارتند از ماده خنک کننده نمک فلوراید حرارت بالا ، فشار پایین ، سوخت ذرات پوشش داده شده ، بهبود کارآمدی برای تولید الکتریسیته ، تولید دمای فرآیند و رد دمای واپاشی کاملا غیر فعال . این کیفیت ها در تولید الکتریسیته هزینه کم سهم دارند در حالی که ویژگی های ایمنی غیر فعال حفظ شده و محدودیت های جاری راکتور های آب سبک (LWR) رفع می گردند ]۱[ . مفهوم FHR بایستی در معرض مطالعات طراحی بیشتر ، تست های مواد و پرتو افکنی سوخت و ارزیابی ایمنی قبل از این که راکتور برق مقیاس کامل را بتوان ساخت ، قرار بگیرد . تست مفایم حیاتی در FHR از جمله تست مواد ، مواد خنک کننده و نوترونیک ها در توسعه راکتور آزمایشی حرارات بالا خنک شده با نمک فلوراید (FHTR) پیش بینی گردید . راکتور های نمک ذوب شده ( MSR) در ابتدا در دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ به عنوان طراحی آزمایشی مورد توجه قرار گرفتند . توجه به توانایی بالقوه راکتور های نمک ذوب شده برای سوختن آکتنید ها ، عملیات به صورت راکتور تولیدی تریوم ، تهیه چرخه سوخت ساده شده و ایجاد مسیری برای حمل و نقل محدود مواد رادیو اکتیو مطرح شده است . پیشرفت ها در فناوری سوخت راکتور خنک شده با گاز دمای بالا (HTGR) ، مواد و فناوری MSR به توسعه مفهوم FHR منجر گردید . طراحی های MSR و FHR عمدتا در جنبه سوخت متفاوت می باشند : سوخت در MSR ها در ماده خنک کننده نمک ذوب شده حل گردید نظر به این که سوخت برای FHR از نوع مشابه با سوخت جامد توسعه یافته برای HTGR ها بود . ماده flibe به عنوان ماده خنک کننده اولیه مورد نظر برای راکتور حرارت بالا خنک شده با نمک فلوراید می باشد چون این ماده دارای ویژگی های انتقال دمای بالا و نوترونیک با نقطه ذوب ۴۶۰ درجه سانتی گراد و نقطه جوش ۱۴۳۰ درجه سانتی گراد می باشد که عملیات راکتور در دما های بسیار بالا را امکان پذیر می کند ] ۲[ . در نتیجه ، همچنین flibe می تواند ماده خنک کننده اولیه مورد نظر برای FHTR باشد . تری تیوم یک نوع ایزوتوپ رادیو اکتیو هیدروژن با جرم اتمی سه می باشد که احتمالا از واکنش های جذب نوترون با اجزای LIBE و عمدتا Li تولید شده است . تریوم داری نیمه عمر ۱۲٫۳ سال می باشد و یک نوع ساتع کننده بتا خالص است . تری تیوم در دما های بالا همانند هیدروژن رفتار می کند و ممکن است از طریق مواد پخش گردد و از راکتور خارج شود . ۱-۲ بازنگری FHTR ]3[ راکتور آزمایشی قبل از این که FHR به صورت تجاری توسعه یابد بایستی جنبه های مهم مرتبط با نوترونیک ها ، هیدرو لیک های حرارتی ، مواد و روش های بی نهایت مرتبط با این مورد برای اداره کردن تری تیوم را مورد مطالعه قرار دهد . FHTR 100 مگا واتی اولیه توسط شرکت رده طراحی سیستم های هسته ای۲۰۱۲ MIT طراحی شده بود تا امکان پذیری تجاری ثابت گردد و تست تسریع یافته برای FHR فراهم گردد . طراحی راکتور آزمایشی حرارات بالا خنک شونده با نمک فلوراید MIT دارای ویژگی های قابل ذکری می باشد که عبارتند از : موقعیت تست حرارتی مرکزی بزرگ با شار نوترون بیشتر از ۳E14 n/cm-s برای تست مواد و سوخت شتاب دار ، موقعیت های تست هسته داخلی یا بیرونی بیشمار در تماس با ماده خنک کننده اولیه ، شکل سوخت مبتنی بر بر ماده پوشش داده شده و دما های ورودی ( بیش از ۶۰۰ درجه سانتی گراد ) و خروجی ( بیش از ۷۰۰ درجه سانتی گراد ) بالا برای اجتناب از منجمد سازی نمک و تهیه محیط دمای بالا مورد انتظار طراحی تجاری . ویژگی های ایمنی بالا در طراحی FHTR برای کنترل تری تیوم و حذف دمای تحزیه پیشنهاد شده اند . طرح کلی هندسی هسته طراحی MIT FHTR در شکل یک نشان داده می شود و ابعاد مرتبط با هسته در جدول یک نشان داده می شو ند ]۴[ . سطوح شار در بخش های مختلف FHTR در جدول ۲ نشان داده می شوند .