magistrsko delo
Primož Lesjak (Avtor), Luka Snoj (Mentor), Aljaž Čufar (Komentor)

Povzetek

Voda je eno od najpogosteje uporabljenih hladilnih sredstev, uporablja se tako v fisijskih kot tudi v fuzijskih reaktorjih. Ena od posebnosti uporabe vode kot hladila za komponente, kjer je prisoten znaten fluks nevtronov, je aktivacija te vode. Posledično lahko hladilni krog postane pomemben vir sevanja, kar vpliva na zasnovo reaktorjev. Za potrebe načrtovanja in licenciranja fuzijskega reaktorja ITER so bile razvite metode za simulacijo aktivirane vode kot vira sevanja, hkrati pa so se pokazale potrebe za eksperimente, kjer bi ta orodja lahko testirali. Leta 2024 je tako na reaktorju TRIGA Mark II na Institutu Jožef Stefan začela delovati aktivacijska zanka KATANA, ki je namenjena izboljšanju razumevanja procesov aktivacije vode. Ena izmed glavnih aplikacij te zanke bo validacija in optimizacija računalniških programov, ki se uporabljajo za izračun aktivacije vode in simulacijo aktivirane vode kot vira sevanja. V tem magistrskem delu je predstavljena analiza aktivacije vode v zanki KATANA z uporabo orodja FLUNED, ki pri izračunih aktivacije sklaplja simulacije dinamike tekočin s transportom nevtronov in žarkov gama. Transport delcev je bil v našem primeru simuliran s programom za Monte Carlo stohastični transport delcev MCNP, medtem ko so bila hitrostna polja vode izračunana s programom za računalniško dinamiko tekočin OpenFOAM. Upoštevane so bile aktivacije izotopov kisika $^{16}$O, $^{17}$O in $^{18}$O ter razpad njihovih aktivacijskih produktov: $^{16}$N, $^{17}$N in $^{19}$O. Za vsak izotop je bila pri različnih pretokih narejena ocena saturacijske aktivnosti in opravljen izračun doznih polj. Rezultati kažejo, da se v okolici glavne merilne pozicije aktivnost vseh aktivacijskih produktov povečuje s povečanjem pretoka, vendar je rast nad pretokom 0,5 L/s minimalna. Pri vseh pretokih največji delež k doznemu polju prispeva nuklid $^{16}$N, sledi mu $^{19}$O, najmanj pa prispeva $^{17}$N.

Ključne besede

jedrska tehnika;jedrski reaktorji;reaktor TRIGA;aktivacija vode;KATANA;dozno polje nevtronov;dozno polje žarkov gama;fuzija;transport delcev;

Podatki

Jezik: Slovenski jezik
Leto izida:
Tipologija: 2.09 - Magistrsko delo
Organizacija: UL FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Založnik: [P. Lesjak]
UDK: 621.039.572
COBISS: 221761027 Povezava se bo odprla v novem oknu
Št. ogledov: 62
Št. prenosov: 8
Ocena: 0 (0 glasov)
Metapodatki: JSON JSON-RDF JSON-LD TURTLE N-TRIPLES XML RDFA MICRODATA DC-XML DC-RDF RDF

Ostali podatki

Sekundarni jezik: Angleški jezik
Sekundarni naslov: Activation of water in the KATANA activation loop of the TRIGA reactor
Sekundarni povzetek: Water is one of the most commonly used coolants, it is used in both fission and fusion reactors. One of the peculiarities of using water as a coolant for components where there is a significant flux of neutrons is the activation of this water. As a result, the cooling circuit can become a significant source of radiation, affecting the design of reactors. In order to design and license the ITER fusion reactor, methods were developed to simulate activated water as a source of radiation, and at the same time, the need for experiments where these tools could be tested became apparent. In 2024, the KATANA activation loop, aimed at improving the understanding of water activation processes, started operating at the TRIGA Mark II reactor at the Jožef Stefan Institute. One of the main applications of this loop will be the validation and optimization of computer programs used to calculate water activation and simulate activated water as a radiation source. This master's thesis presents the analysis of water activation in the KATANA loop using the FLUNED tool, which combines fluid dynamics simulations with neutron and gamma ray transport in activation calculations. In our case, the particle transport was simulated with the Monte Carlo stochastic particle transport program MCNP, while the water velocity fields were calculated with the computational fluid dynamics program OpenFOAM. The activations of the oxygen isotopes $^{16}$O, $^{17}$O and $^{18}$O and the decay of their activation products were taken into account: $^{16}$N, $^{17}$N and $^{19}$O. For each isotope, the saturation activity was estimated at different flow rates and the dose fields were calculated. The results show that in the vicinity of the main measuring position, the activity of all activation products increases with increasing flow, but the growth above the flow of 0.5 L/s is minimal. For all flow rates, the nuclide $^{16}$N contributes the largest share to the dose field, followed by $^{19}$O, and $^{17}$N contributes the least.
Sekundarne ključne besede: nuclear engineering;nuclear reactors;TRIGA reactor;water activation;KATANA;neutron dose field;gamma ray dose field;fusion;particle transport;
Vrsta dela (COBISS): Magistrsko delo/naloga
Študijski program: 0
Konec prepovedi (OpenAIRE): 1970-01-01
Komentar na gradivo: Univ. v Ljubljani, Fak. za matematiko in fiziko, Oddelek za fiziko
Strani: 74 str.
ID: 25675632