رادیواکتیویته ی پسماند سوخت های هسته ای از نوع tho2-uo2

نکته ی بسیار مهم در توسعه ی نیروگاههای هسته ای در آینده، قابلیت انبارش ایمن مواد پسماند پرتوزاست. روشهای دورریزی پسماند نه تنها باید از نظر مهندسی و بهداشت پرتوشناختی بی خطر باشند، بلکه باید برای افراد اجتماع نیز بی خطر باشند. اگر نیاز اخیر برآورده نشود، قوانین بازدارنده و یا لااقل محدودکننده، مانع توسعه ی بیشتر نیروگاههای هسته ای خواهند شد. پس استفاده از سوختهایی که پسماند مفید و یا قابل کنترل تولید می کنند، ضرورت پیدا می کند. یکی از این سوختهای بالقوه، سوخت ترکیبی tho2-uo2 می باشد. در حال حاضر در جهان از این سوخت در انواع رآکتورها از جمله رآکتورهای آب سبک lwrs استفاده می شود. توریم یکی از عناصری است که در دو دهه ی اخیر بررسی های گوناگونی در جهت استفاده از آن به عنوان سوخت در راکتورهای هسته ای صورت گرفته است. توریم 3 تا 4 برابر وافرتر از اورانیوم بوده و به صورت یک ذخیره ی با قابلیت استحصال آسان بصورت گسترده ای در طبیعت توزیع شده است. بررسی ها نشان داد که رفتار نوترونیک سوخت ترکیبی خیلی متفاوت با سوخت معمولی نیست یعنی سوخت ترکیبی را میتوان بصورت همگن بدون هیچ تغییر مکانیکی قابل توجهی در میله های سوخت و محدوده ی طراحی، مورد استفاده قرار داد. در این پژوهش با استفاده از کار های انجام شده برای یک سلول رآکتور pwr بر پایه ی سوخت ترکیبی tho2-uo2، که از نظر فنی و عملیاتی مانند رآکتور vver-1000 میباشد، سلول مشابهی برای رآکتور vver-1000 مدل سازی شده است. در چنین تحلیل هایی با وجود اینکه اثرات نشت بطور کامل و صحیح در نظر گرفته نمی شود با این حال، این اطلاعات کیفی می تواند در انتخاب سوخت که در تحلیل کامل قلب راکتور مورد اسنفاده قرار می گیرد، مفید واقع شود. همچنین از کد محاسبات سلولی رآکتور wims-d4 با بانک داده ی endf-b برای تجزیه تحلیل خصوصیات راکتیویته و انباشتگی ایزوتوپ های پلوتونیوم در یک سلول هگزاگونال رآکتور vver-1000 استفاده شده است. کد wims-d4 قابلیت تولید پارامتر های مجتمع سوخت راکتور از قبیل ثوابت گروهی، ضریب تکثیر بینهایت و ضریب تکثیر موثر را در حالت پایدار و همچنین انجام محاسبات میزان سوختن را دارد، و به همین دلیل به آن کد محاسبات سلولی می گویند. محاسبات نشان می دهند بطور مشخص چگالی عددی ایزوتوپ های پلوتونیوم تولید شده در سوخت رایج uo2 حدود 3 برابر بیشتر از سوخت های توریمی در پایان عمرشان است. همچنین بطور کلی با مخلوط نمودن اکسید اورانیم و اکسید توریم بصورت همگن می توان میزان سوختن bd را از 50 mwd/kg مربوط به اکسید اورانیم خالص به مقدار75 mwd/kg برای ترکیب سوخت با درصد وزنی 35/65 افزایش داد. در صورتیکه کمترین مقدار پلوتونیوم در پایان عمر سوخت (eol) را سوخت با درصد وزنی 25/75 دارا می باشد. بنابراین داشتن میزان سوختن bd بالا به تنهایی، عامل کاهش میزان ایزوتوپهای پلوتنیوم در (eol) نمی باشد.