Parametric studies of breeding blanket thickness of a HELIAS stellarator using Monte Carlo neutron transport code Serpent2 - Lyytinen, Tommi (2023)
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.