A DESIGN FOR APEX FUSION REACTOR MODEL BY USING MONTE CARLO METHOD

Abstract

ABSTRACT

In APEX fusion reactor model, the first solid wall has been replaced with fast flowing thin liquid wall layer. Liquid wall has a large potential to enhance the vision of fusion. Because, liquid wall usage can increase life time of the structure to that of the reactor by decreasing failures on the structural materials, and also allows high neutron wall load (>10 MW/m2) (1), (2), (3), (10). In this study, design and calculations of APEX were carried out as 3-D torus by using MCNP- 4B computer code. Molten salt Flibe (F, Li, Be) was taken as liquid wall. In liquid first wall concept, it has been seen that the usage of Flibe is advantageous.

Keywords

• Key Words: APEX, Liquid First Wall, Fusion Technology, MCNP

APEX FÜZYON REAKTÖR MODELİNİN MONTE CARLO YÖNTEMİ KULLANARAK TASARLANMASI

Abstract

APEX füzyon reaktör modelinde, plazma ile yüzleşen ilk katı duvarın yerini hızlı akan ince sıvı duvar tabakası almıştır. Sıvı duvar, bir enerji kaynağı olarak füzyonun vizyonunu muazzam bir şekilde geliştirme yeteneğine sahiptir. Çünkü, sıvı duvar kullanımı; yapısal malzeme hasarlarını azaltarak bu malzemelerin ömrünü reaktör ömrü seviyesine getirmekte, ayrıca yüksek nötron duvar yüküne (>10 MW/m2) imkan sağlamaktadır (1), (2), (3), (10). Bu çalışmada, APEX’in tasarım ve hesaplamaları MCNP-4B bilgisayar kodu kullanılarak torus şeklinde üç boyutlu olarak gerçekleştirilmiştir. Sıvı duvar olarak Flibe (F, Li, Be) erimiş tuzu kullanılmıştır. Sıvı ilk duvar yaklaşımında, Flibe sıvısının kullanımının avantajlı olduğu görülmüştür

Keywords

• APEX, Sıvı İlk Duvar, Füzyon Teknolojisi, MCNP

References

1. Ralph, W., Liquid First Walls for Magnetic Fusion Energy, UCRL-ID-123902, Lawrance Livermore National Laboratory, 1996.
2. A.Abdou, M., The APEX Team, Mechanical and Aerospace Engineering Department, University of California, Los Angeles
3. Şahin, S., Kaya, M., “MFE Reactors with Liquid Protection for the First Wall”, Fusion Technology, Vol.34, No:2, 1998.
4. Hançerlioğulları, A., “APEX Hibrid Reaktör Modellemesi İçin Monte Carlo Yöntemi Kullanılarak Nötron Transport Hesaplamalarının Yapılması”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara, 2003.
5. Ying, A., Thick Liquid Blanket Concept, APEX Interim Report, University of California, Los Angeles, 1999.
6. Johston, R., A General Monte Carlo Neutronics Code, LAMS-2856, Losalamos, 1963
7. Şahin, S.,Moir, R.W., Şahinaslan, A., Şahin, H.M., “Radiation Damage In Liquid-Protected First Walll Materials, For IFE-Reactor”, Fusion Technology, Part (A) 30(3) pp.1027 –1035,1996.
8. Şahin, S.,Şahinaslan, A.,Kaya, M., “Neutronic Calculations for a Magnetic Fusion Energy Reactor With Liquid Protection for the First Wall”, Fusion Technology, 34 (2) pp.95-108,1998

9. Übeyli, M., “Füzyon-Fisyon Hibrid Reaktöründe Yakıt Gençleştirilmesi ve Zenginleştirilmesi”, Politeknik Dergisi, Cilt 4, Sayı 4, 2001.
10. Şarer, B., Hançerlioğulları, A., Übeyli, M., “Nükleer Hesaplamalarda Monte Carlo Yönteminin Kullanımı” , 8 nci Ulusal Nükleer Bilimler ve Teknolojiler Kongresi, Kayseri, 2003.
11. Şarer, B., Hançerlioğulları, A., Übeyli, M., “Füzyon Teknolojisinde Sıvı İlk Duvar Yaklaşımı:APEX”, 8 nci Ulusal Nükleer Bilimler ve Teknolojiler Kongresi, Kayseri, 2003.
12. Bathke, C.G. and ARIES Team, “Systems Analysis in Support of the Selection of the ARIES-RS Design Point”, Fusion Engineering and Design, 38 (59), 1997.
13. Hoffman, A.L., “Flux Buildup in Field Reversed Configurations Using Rotating Magnetic Fields”, Physics of Plasmas, 5 (979), 1998.
14. Perkins, L.J., Ho, S.K., Hammer J.H., “Deep Penetration Fueling of Reactor – Grade Tokomak Plasmas With Accelerated Compact Toroids”, Nuclear Fusion, 28 (1365), 1988.
15. Moir, R.N., “Rotating Liquid Blanket for Toroidal Fusion Reactor”, Fusion Engineering and Design, Vol. 5, 1987.
16. Parks, P.B, “Refueling Tokamaks By Injection Of Compact Toroids”, Physical Review Letters, 61 (1364), 1988.