Zadfathollah Seighalani, R.;Sedaghatizade, M.;Sadeghi, H.
Nuclear Engineering and Technology
/
v.53
no.8
/
pp.2564-2569
/
2021
The neutronic analysis of Helium Cooled Ceramic Reflector (HCCR) breeding blankets has been performed using the 3D Monte Carlo code MCNPX and ENDF nuclear data library. This study aims to reduce 6Li percentage in the breeder zones as much as possible ensuring tritium self-sufficiency. This work is devoted to investigating the effect of 6Li percentage on the HCCR breeding blanket's neutronic parameters, such as neutron flux and spectrum, Tritium Breeding Ratio (TBR), nuclear power density, and energy multiplication factor. In the ceramic breeders at the saturated thickness, increasing the enrichment of 6Li reduces its share in the tritium production. Therefore, ceramic breeders typically use lower enriched Li from 30% to 60%. The investigation of neutronic analysis in the suggested geometry shows that using 60% 6Li in Li2TiO3 can yield acceptable TBR and energy deposition results, which would be economically feasible.
The research carried out on thorium-based fuels indicates that these fuels can be considered as economic alternatives with improved physical properties and proliferation resistance issues. In the current study, neutronic assessment of $UO_2$ in comparison with two $(Th-^{233}U)O_2$, and $(Th-^{235}U)O_2$ thorium-based fuel loads in a heavy water research reactor has been proposed. The obtained computational data showed both thorium-based fuels caused less negative temperature reactivity coefficients for the modeled research reactor in comparison with $UO_2$ fuel loading. By contrast, $^{235}U$-containing thorium-based fuel and $^{235}U$-containing thorium-based fuel loadings in the thermal core did not drastically reduce the effective delayed neutron fractions and delayed neutron fractions compared to $UO_2$ fuel. A provided higher conversion factor and lower transuranic production in the research core fed by the thorium-based fuels make the fuel favorable in achieving higher cycle length and less dangerous and costly nuclear disposals.
In order to meet the energy demand, energy production must be done continuously. Hydrogen seems to be the best alternative for this energy production, because it is both an environmentally friendly and renewable energy source. In this study, the hydrogen fuel production of the peaceful nuclear explosives (PACER) fusion blanket as the energy source integrated with Fe-Cl thermochemical water splitting cycle have been investigated. Firstly, neutronic analyzes of the PACER fusion blanket were performed. Necessary neutronic studies were performed in the Monte Carlo calculation method. Molten salt fuel has been considered mole-fractions of heavy metal salt (ThF4, UF4 and ThF4+UF4) by 2, 6 and 12 mol. % with Flibe as the main constituent. Secondly, potential of the hydrogen fuel production as a result of the neutronic evaluations of the PACER fusion blanket integrated with Fe-Cl thermochemical cycle have been performed. In these calculations, tritium breeding (TBR), energy multiplication factor (M), thermal power ratio (1 - 𝜓), total thermal power (Phpf) and mass flow rate of hydrogen (ṁH2) have been computed. As a results, the amount of the hydrogen production (ṁH2) have been obtained in the range of 232.24x106 kg/year and 345.79 x106 kg/year for the all mole-fractions of heavy metal salts using in the blanket.
This study explores the feasibility of employing (U, Th)-based accident tolerant fuels (ATFs), specifically (0.8UO2, 0.2ThO2), (0.8UN, 0.2ThN), and (0.8UC, 0.2ThC). The investigation assesses the overall performance of these proposed fuel materials in comparison to the conventional UO2, focusing on deep neutronic and thermal-hydraulic (Th) analyses. Neutronic analysis utilized the MCNPX code, while COMSOL Multiphysics was employed for thermal-hydraulic analysis. The primary objective of this research is to overcome the limitations associated with traditional UO2 fuel by exploring alternative fuel materials that offer advantages in terms of abundance and potential improvements in performance and safety. Given the limited abundance of UO2, long-term sustainable nuclear energy production faces challenges. From a neutronic standpoint, the U-Th based fuels demonstrated remarkable fuel cycle lengths, except (0.8UN, 0.2ThN), which exhibited the minimum fuel cycle length and, consequently, the lowest fuel burn-up. Regarding thermal-hydraulic performance, (0.8UN, 0.2ThN) exhibited outstanding performance with significant margins against fuel melting compared to the other materials. Overall, when considering the integrated performance, the most favourable results were obtained with the use of the (0.8UC, 0.2ThC) fuel configurations. This study contributes valuable insights into the potential benefits of (U, Th)-based ATFs as a promising avenue for enhanced nuclear fuel performance.
Background: $^{241}Am$, $^{243}Am$, and $^{237}Np$ isotopes are among the most radiotoxic components of spent nuclear fuel. Recently, researchers have planned different incineration scenarios for the highly radiotoxic elements of nuclear waste in critical reactors. Computational methods are widely used to predict burnup rates of such nuclear wastes that are used under fuel matrixes in critical reactors. Methods: In this work, the Monte Carlo N-particle transport code was used to calculate the neutronic behavior of a transuranic (TRU)-bearing CANada Deuterium Uranium 6 reactor. Results: The computational data showed that the 1.0% TRU-containing thorium-based fuel matrix presents higher proliferation resistance and TRU depletion rate than the other investigated fuel Matrixes. The fuel matrix includes higher negative temperature reactivity coefficients as well. Conclusion: The investigated thorium-based fuel matrix can be successfully used to decrease the production of highly radiotoxic isotopes.
A complete solution for a soluble-boron-free (SBF) small modular reactor (SMR) is pursued with a new burnable absorber concept, namely centrally-shielded burnable absorber (CSBA). Neutronic flexibility of the CSBA design has been discussed with fuel assembly (FA) analyses. Major design parameters and goals of the SBF SMR are discussed in view of the reactor core design and three CSBA designs are introduced to achieve both a very low burnup reactivity swing (BRS) and minimal residual reactivity of the CSBA. It is demonstrated that the core achieves a long cycle length (~37 months) and high burnup (~30 GWd/tU), while the BRS is only about 1100 pcm and the radial power distribution is rather flat. This research also introduces a supplementary reactivity control mechanism using stainless steel as mechanical shim (MS) rod to obtain the criticality during normal operation. A further analysis is performed to investigate the local power peaking of the CSBA-loaded FA at MS-rodded condition. Moreover, a simple $B_4C$-based control rod arrangement is proposed to assure a sufficient shutdown margin even at the cold-zero-power condition. All calculations in this neutronic-thermal hydraulic coupled investigation of the 3D SBF SMR core are completed by a two-step Monte Carlo-diffusion hybrid methodology.
A feasibility of reusing option of spent nuclear fuel in a fusion-fission hybrid system without partitioning was checked as an alternative option of pyro-processing with critical reactor system. Neutronic study was performed with MCNP 6.1 for this option, direct reuse of spent PWR fuel (DRUP). Various options with DRUP fuel were compared with the reference design concept; transmutation purpose blanket with (U-TRU)Zr fuel loading connected with pyro-processing. Performance parameters to be compared are transmutation performance of transuranic (TRU) nuclides, required fusion power and tritium breeding ratio (TBR). When blanket part is loaded only with DRUP, initial $k_{eff}$ level becomes too low to maintain a practical subcritical system, increasing the required fusion power. In this case, production rate of TRU nuclides exceeds the incineration rate. Design optimization is done for combining DRUP fuel with (U-TRU)Zr fuel. Reactivity swing is reduced to about 2447 pcm through fissile breeding compared to (U-TRU)Zr fuel option. Therefore, a required fusion power is reduced and tritium breeding performance is improved. However, transmutation performance with TRU nuclides especially $^{241}Am$ is degraded because of softening effect of spectrum. It is known that partitioning and transmutation should be accompanied with fusion-fission hybrid system for the effective transmutation of TRU.
Gholamzadeh, Z.;Bavarnegin, E.;Rachti, M.Lamehi;Mirvakili, S.M.;Dastjerdi, M.H.Choopan;Ghods, H.;Jozvaziri, A.;Hosseini, M.
Nuclear Engineering and Technology
/
v.50
no.1
/
pp.151-158
/
2018
The neutron powder diffractometer (NPD) is used to study a variety of technologically important and scientifically driven materials such as superconductors, multiferroics, catalysts, alloys, ceramics, cements, colossal magnetoresistance perovskites, magnets, thermoelectrics, zeolites, pharmaceuticals, etc. Monte Carlo-based codes are powerful tools to evaluate the neutronic behavior of the NPD. In the present study, MCNPX 2.6.0 and Vitess 3.3a codes were applied to simulate NPD facilities, which could be equipped with different optic devices such as pyrolytic graphite or neutron chopper. So, the Monte Carlo-based codes were used to simulate the NPD facility of the 5 MW Tehran Research Reactor. The simulation results were compared to the experimental data. The theoretical results showed good conformity to experimental data, which indicates acceptable performance of the Vitess 3.3a code in the neutron optic section of calculations. Another extracted result of this work shows that application of neutron chopper instead of monochromator could be efficient to keep neutron flux intensity higher than $10^6n/s/cm^2$ at sample position.
Reducing critical boron concentration in a commercial pressurized water reactor core offers many advantages in view of safety and economics. This paper presents a preliminary investigation of a reduced-boron pressurized water reactor core to achieve a clearly negative moderator temperature coefficient at hot zero power using the newly-proposed "Burnable absorber-Integrated Guide Thimble" (BigT) absorbers. The reference core is based on a commercial OPR1000 equilibrium configuration. The reduced-boron ORP1000 configuration was determined by simply replacing commercial gadolinia-based burnable absorbers with the optimized BigT-loaded design. The equilibrium cores in this study were directly searched via repetitive Monte Carlo depletion calculations until convergence. The results demonstrate that, with the same fuel management scheme as in the reference core, application of the BigT absorbers can effectively reduce the critical boron concentration at the beginning of cycle by about 65 ppm. More crucially, the analyses indicate promising potential of the reduced-boron OPR1000 core with the BigT absorbers, as its moderator temperature coefficient at the beginning of cycle is clearly more negative and all other vital neutronic parameters are within practical safety limits. All simulations were completed using the Monte Carlo Serpent code with the ENDF/B-VII.0 library.
GHOLAMZADEH, Z.;FEGHHI, S.A.H.;MIRVAKILI, S.M.;JOZE-VAZIRI, A.;ALIZADEH, M.
Nuclear Engineering and Technology
/
v.47
no.7
/
pp.875-883
/
2015
The use of subcritical aqueous homogenous reactors driven by accelerators presents an attractive alternative for producing $^{99}Mo$. In this method, the medical isotope production system itself is used to extract $^{99}Mo$ or other radioisotopes so that there is no need to irradiate common targets. In addition, it can operate at much lower power compared to a traditional reactor to produce the same amount of $^{99}Mo$ by irradiating targets. In this study, the neutronic performance and $^{99}Mo$, $^{89}Sr$, and $^{131}I$ production capacity of a subcritical aqueous homogenous reactor fueled with low-enriched uranyl nitrate was evaluated using the MCNPX code. A proton accelerator with a maximum 30-MeV accelerating power was used to run the subcritical core. The computational results indicate a good potential for the modeled system to produce the radioisotopes under completely safe conditions because of the high negative reactivity coefficients of the modeled core. The results show that application of an optimized beam window material can increase the fission power of the aqueous nitrate fuel up to 80%. This accelerator-based procedure using low enriched uranium nitrate fuel to produce radioisotopes presents a potentially competitive alternative in comparison with the reactor-based or other accelerator-based methods. This system produces ~1,500 Ci/wk (~325 6-day Ci) of $^{99}Mo$ at the end of a cycle.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.