| Yhteenveto: | Tässä tutkielmassa esitetään tritiumin hyötö- ja neutronivuolaskelmat HELIAS-
reaktorille käyttäen Serpent2 Monte Carlo hiukkasten kuljetuskoodia. Osoitetaan,
että monimutkaisia HELIAS geometrioita, jotka sisältävät ei-tasomaiset magneettikenttäkelat voidaan tuoda suoraan CAD:sta Serpent2-koodiin käyttäen STL-formaattia. HELIAS-reaktorin 72 ja 360 asteen CAD mallit on luotu käyttäen parametrista HeliasGeom-työkalua, joille on suoritettu vertailuanalyysi vastaavien MCNP6-
koodilla simuloitujen konstruktiivisten kiinteän kappaleen geometriamallien kanssa
(engl. constructive solid geometry, CSG). Lisäksi, tritium hyötösuhdetta (TBR) ja
kelojen neutronisuojausta on tutkittu parametrisesti vaihtelemalla hyötökerroksen
paksuutta. Neutronivuon vertailuanalyysi johti keskimääräiseen vuon suhteelliseen
poikkeamaan, joka oli alle 1 % 1.6 × 10^4 geometriasolussa. TBR-tavoite 1.15 saavutettiin vakioilla hyötökerroksen paksuuksilla 45 cm ja 28 cm käyttäen homogeenisia
DCLL (DCLL, engl. dual-coolant lithium lead) ja HCPB (HCPB, engl. helium-cooled
pebble ped) hyötökerrosmallien materiaalikoostomuksia. DCLL-mallilla havaittiin
olevan parempi kelojen neutronisuojaus, sillä nopea vuo oli alle rajan 1 × 10^9 1/cm^2s
kaikissa keloissa hyökerroksen ja sen takatukirakenteen paksuuksilla 50 cm ja 42.5
cm.
This thesis presents tritium breeding and neutron flux calculations for a HELIAS reactor using Serpent2 Monte Carlo particle transport code. It is shown that complex HELIAS geometries including non-planar magnetic field coils can be directly imported from CAD to Serpent2 using STL file format. 72 and 360 degree CAD models of HELIAS generated by the parametric HeliasGeom tool have been benchmarked with the corresponding constructive solid geometry (CSG) models simulated with MCNP6 code. Moreover, a parametric study of the tritium breeding ratio (TBR) and neutron shielding of the coils has been carried out by varying the thickness of the breeding blanket. The neutron flux benchmark resulted an average absolute relative neutron flux difference of less than 1 % in 1.6 × 10^4 geometry cells. The TBR target 1.15 was achieved with constant breeding zone (BZ) thicknesses of 45 cm and 26 cm using homogenized material compositions of dual-coolant lithium lead (DCLL) and helium-cooled pebble ped (HCPB) breeding blankets. The material composition of DCLL was found to have better neutron shielding of the coils, since the fast neutron flux was below the limit 1 × 10^9 1/cm^2s in all coils using a blanket configuration BZ = 50 cm and BSS = 42.5 cm.
|
|---|