Turkish Journal of Nuclear Sciences (2018- )
Permanent URI for this community
Browse
Browsing Turkish Journal of Nuclear Sciences (2018- ) by All Authors "ABA-9683-2020"
Now showing 1 - 1 of 1
Results Per Page
Sort Options
Item Production of annular and compact type burnable absorber nuclear fuel pellets by powder metallurgy and sol gel route(Turkish Energy, Nuclear and Mineral Research Agency, 2020) Yaylı, Ahmet; ABA-9683-2020; TENMAK-Nükleer Enerji Araştırma Enstitüsü-İstanbulGünümüz nükleer reaktörleri farklı uygulamalar için farklı nötron soğurucularına sahiptirler. Nükleer endüstrinin en büyük zorluklarından biri, reaktörlerin performansını, güvenliğini ve ömrünü arttırmaktır. Bu alanda yakıt ömrünü uzatmak, yanmayı arttırmak ve güç yoğunluğu dağılımını optimize etmek için yeni malzemelerin araştırılmasına ve geliştirilmesine odaklanmış birçok çaba vardır. Bu amaçla bir nötron soğurucu malzeme genellikle UO2 nükleer yakıtına ilave edilir. Gadolinyum mükemmel bir yanabilir zehirdir çünkü nötron absorblanması için geniş bir kesit sunar ve ömrünün başlangıcında yakıtın aşırı reaktivitesinin dengelenmesini sağlar. Reaktör performansının daha uzun çevrim uzunlukları veya geliştirilmiş yakıt kullanımı yoluyla geliştirilmesi ihtiyacı, ticari nükleer enerji üretiminin başlangıcından beri belirgin taleplerden biri olmuştur. Bunun sonucunda ortaya çıkan çeşitli modifikasyonların başında, reaktör çekirdeğindeki ek parçalanabilir malzemenin (235U) arttırılması anlamına da gelen yakıtın ilk zenginlğinin arttırılması gelmektedir ve bu, ancak reaktör çekirdeğine ek nötron soğurucu malzeme eklenerek telafi edilebilmektedir. Bu dengeleme, başlangıçta sadece kontrol çubuklarına monte edilen nötron soğurucu malzemeler kullanılarak ve / veya reaktör soğutucusunda çözünebilir emici (borik asit) ilave edilerek sağlanabilmiştir. Kaynar Su Reaktörlerinde (BWR), soğutucu moderatörde çözünebilir soğurucunun kullanımı teknolojik nedenlerle yasaklanmıştır. Basınçlı Su Reaktörlerinde (PWR), soğutucu / moderatöre eklenen çözünebilir bir soğurucu olarak borik asidin kullanımı rutin olarak gerçekleştirilmektedir, fakat ilk yakıt zenginleştirilmesindeki artış borik asit konsantrasyonunu arttırılmasıyla süresiz olarak telafi edilememektedir. Belirli bir konsantrasyonun ötesinde, başlangıçta suyun termal olarak genleşmesi, çekirdek içindeki bor miktarını azaltır ve sonuç olarak, güvenli reaktör operasyonuna ilişkin kabul edilemez bir durum olan pozitif bir moderatör reaktivite katsayısı ile sonuçlanır. Yakıt çubukları içinde katı yanıcı soğurucuların (ya da yanabilir zehirin) kullanılmasının nedeni budur. Nükleer reaktörlerde yanabilir bir soğurucu zehir kullanılması, kor yaşamın başlangıcında gerekli negatif moderatör reaktivite katsayısını sağlar ve kor güç dağılımlarını şekillendirmeye yardımcı olur (TEC-DOC-844,1995; Yayli, 1995; Böhm et al., 1987; Zinkle & Was, 2013; Tobia et al., 2014). Yanabilir soğurucu zehir malzemesi yüksek bir nötron tesir kesitine sahip olmalı ve düşük soğurma tesir kesitli kız ürünlerini oluşturmalıdır. Ardından, ışınlama ilerledikçe, yanabilir zehir yakılır ve makroskobik absorpsiyon kesiti azalır. Nükleer bakış açısından, gadolinyum oksit, uygun bir şekilde tasarlandığında, yaklaşık olarak 235U tükenmesiyle eşleşebilen ve döngü sonunda reaktivite hatasını en aza indiren yanma oranına bağlı yüksek bir nötron emilim kesitine sahip mükemmel bir yanıcı zehirdir (Stogen, Nielsen & Grummer, 1982; Brandberg, 1973). Bu çalışmada UO2-Gd2O3 yanabilir soğuruculu peletleri elde etmek için iki yöntem kullanıldı. Birinci yöntem konvansiyonel toz metalurjisi ve ikincisi sol-jel yöntemidir. Bu çalışmada sinterlenmiş UO2-Gd2O3 peletlerinde mikroyapı ve U-Gd dağılımı incelemeleri SEM-EDAX yöntemleriyle yapıldı ve her iki yöntemle de üretilen ürünlerde homojen yapılar elde edildi. Sinterlenmiş UO2-Gd2O3 peletlerinde X- ışınları kırınımı yöntemiyle yapılan katı hal incelemelerinde, gadolinium UO2 matrisinde çözünmüştür. Sol-jel ve toz metalurjisi yöntemleri ile elde ettiğimiz yanabilir-soğuruculu kompakt ve delikli peletler, uluslararası standartlara uygun olarak elde edilmiştir.