|
|
Experimental Investigation of Accelerator Driven Nuclear Reactors for Thorium Based Nuclear Power
Zeman, Miroslav ; ČR,, Milan Štefánik, UJF AV (referee) ; Katovský, Karel (advisor)
The Master Thesis deals with the use of thorium nuclear fuel in accelerator driven systems. Basic principle of ADS, present situation and future possibilities are described in this work. The main goal of the work is determination of neutron flux in spallation target QUINTA. In December 2013, an experiment was performed at Joint Institute for Nuclear Research, Dubna. Samples of cobalt, situated at different positions in QUINTA target, were irradiated in secondary neutron field generated by deuteron beam of energies 2 AGeV and 4 AGeV and beam of C-12 with energy 2 AGeV. The samples were measured with the use of germanium semiconductor detectors and analysed using gamma-ray spectrometry. Reaction rates of Co-59 products were determined. Neutron flux was determined in setup QUINTA on the base of experimental reaction rates. Experimental reaction rates were compared with calcula1tion of MCNPX code.
|
|
|
Simulation of Accelerator Driven Nuclear Reactor for Spent Nuclear Fuel Transmutation
Jarchovský, Petr ; Ing. Antonín Krása, Ph.D., SCK.CEN Mol (referee) ; Katovský, Karel (advisor)
This master’s thesis deals with usage of burn-up (spent) nuclear fuel in nuclear power plants of next generation – accelerator driven transmutation plants which is produced in current nuclear power plants. This system could significantly reduce the volume of dangerous long-lived radioisotopes and moreover they would be able to take advantage of its great energy potential due to fast neutron spectrum. In the introduction are listed basic knowledge and aspects of spent nuclear fuel along with its reprocessing and the possibility of further use while minimizing environmental impact. As another point detailed description of accelerator driven systems is described together with its basic components. In addition this search is followed by individual chronological enumeration of projects of global significance concerning their current development. Emphasis is placed on SAD and MYRRHA projects, which are used like base for calculations. This last, computational part, deals with the creation of the geometry of subcritical transmutation reactor driven by accelerator and subsequent evaluation which assembly is the most effective for transmutation and energy purposes along with changing of target, nuclear fuel and coolant/moderator.
|
|
|
Monitoring and Simulation of ADS Experimental Target Behaviour, Heat Generation, and Neutron Leakage
Svoboda, Josef ; Kliman,, Ján (referee) ; Wagner,, Vladimír (referee) ; Katovský, Karel (advisor)
Urychlovačem řízené podkritické systémy (ADS) se schopností transmutovat dlouhodobě žijící radionuklidy mohou vyřešit problematiku použitého jaderného paliva z aktuálních jaderných reaktorů. Stejně tak i potenciální problém s nedostatkem dnes používaného paliva, U-235, jelikož jsou schopny energeticky využít U-238 nebo i hojný izotop thoria Th-232. Tato disertační práce se v rámci základního ADS výzkumu zabývá spalačními reakcemi a produkcí tepla různých experimentálních terčů. Experimentální měření bylo provedeno ve Spojeném ústavu jaderných výzkumů v Dubně v Ruské federaci. V rámci doktorského studia bylo v průběhu let 2015-2019 provedeno 13 experimentů. Během výzkumu byly na urychlovači Fázotron ozařovány různé terče protony s energií 660 MeV. Nejdříve spalační terč QUINTA složený z 512 kg přírodního uranu, následně pak experimentální terče z olova a uhlíku nebo terč složený z olověných cihel. Byl proveden také speciální experiment zaměřený na detailní výzkum dvou protony ozařovaných uranových válečků, z nichž je složen spalační terč QUINTA. Výzkum byl především zaměřen na monitorování uvolňovaného tepla ze zpomalovaných protonů, spalační reakce a štěpení, způsobeného neutrony produkovanými spalační reakcí. Dále se na uvolňování tepla podílely piony a fotony. Teplota byla experimentálně měřena pomocí přesných termočlánků se speciální kalibrací. Rozdíly teplot byly monitorovány jak na povrchu, tak uvnitř terčů. Další výzkum byl zaměřený na monitorování unikajících neutronů z terče porovnávací metodou mezi dvěma detektory. První obsahoval malé množství štěpného materiálu s teplotním čidlem. Druhý byl složený z neštěpného materiálu (W nebo Ta), avšak s podobnými materiálovými vlastnostmi se stejnými rozměry. Unik neutronů (resp. neutronový tok mimo experimentální terč) byl detekován uvolněnou energií ze štěpné reakce. Tato práce se zabývá přesným měřením změny teploty pomocí termočlánků, s využitím elekroniky od National Instrument a softwaru LabView pro sběr dat. Pro práci s daty, analýzu a vizualizaci dat byl použit skriptovací jazyk Python 3.7. (s využitím několika knihoven). Přenos částic by simulován pomocí MCNPX 2.7.0., a konečně simulace přenosu tepla a určení povrchové teploty simulovaného modelu bylo provedeno v programu ANSYS Fluent (pro jednodušší výpočty ANSYS Transient Thermal).
|
|
|
Monitoring and Simulation of ADS Experimental Target Behaviour, Heat Generation, and Neutron Leakage
Svoboda, Josef ; Kliman,, Ján (referee) ; Wagner,, Vladimír (referee) ; Katovský, Karel (advisor)
Urychlovačem řízené podkritické systémy (ADS) se schopností transmutovat dlouhodobě žijící radionuklidy mohou vyřešit problematiku použitého jaderného paliva z aktuálních jaderných reaktorů. Stejně tak i potenciální problém s nedostatkem dnes používaného paliva, U-235, jelikož jsou schopny energeticky využít U-238 nebo i hojný izotop thoria Th-232. Tato disertační práce se v rámci základního ADS výzkumu zabývá spalačními reakcemi a produkcí tepla různých experimentálních terčů. Experimentální měření bylo provedeno ve Spojeném ústavu jaderných výzkumů v Dubně v Ruské federaci. V rámci doktorského studia bylo v průběhu let 2015-2019 provedeno 13 experimentů. Během výzkumu byly na urychlovači Fázotron ozařovány různé terče protony s energií 660 MeV. Nejdříve spalační terč QUINTA složený z 512 kg přírodního uranu, následně pak experimentální terče z olova a uhlíku nebo terč složený z olověných cihel. Byl proveden také speciální experiment zaměřený na detailní výzkum dvou protony ozařovaných uranových válečků, z nichž je složen spalační terč QUINTA. Výzkum byl především zaměřen na monitorování uvolňovaného tepla ze zpomalovaných protonů, spalační reakce a štěpení, způsobeného neutrony produkovanými spalační reakcí. Dále se na uvolňování tepla podílely piony a fotony. Teplota byla experimentálně měřena pomocí přesných termočlánků se speciální kalibrací. Rozdíly teplot byly monitorovány jak na povrchu, tak uvnitř terčů. Další výzkum byl zaměřený na monitorování unikajících neutronů z terče porovnávací metodou mezi dvěma detektory. První obsahoval malé množství štěpného materiálu s teplotním čidlem. Druhý byl složený z neštěpného materiálu (W nebo Ta), avšak s podobnými materiálovými vlastnostmi se stejnými rozměry. Unik neutronů (resp. neutronový tok mimo experimentální terč) byl detekován uvolněnou energií ze štěpné reakce. Tato práce se zabývá přesným měřením změny teploty pomocí termočlánků, s využitím elekroniky od National Instrument a softwaru LabView pro sběr dat. Pro práci s daty, analýzu a vizualizaci dat byl použit skriptovací jazyk Python 3.7. (s využitím několika knihoven). Přenos částic by simulován pomocí MCNPX 2.7.0., a konečně simulace přenosu tepla a určení povrchové teploty simulovaného modelu bylo provedeno v programu ANSYS Fluent (pro jednodušší výpočty ANSYS Transient Thermal).
|
|
|
Spectral flux of the p-Li-7(C) Q-M neutron source measured by proton recoil telescope
Novák, Jan ; Bém, Pavel ; Fischer, U. ; Götz, Miloslav ; Honusek, Milan ; Simakov, S. P. ; Šimečková, Eva ; Štefánik, Milan
The cyclotron-based fast neutron source at NPI produces mono-energetic neutron fields up to 35 MeV neutron energy using the p + 7Li(carbon backing) reactions. To be applied for activation cross-section measurements, not only the intensity of neutron peak, but also the contribution of low-energy continuum in the spectra must be well determined. Simulations of the spectral flux from present source at a position of irradiated samples were performed using CYRIC TOF-data validated in the present work against LA150h by calculations with the transport Monte Carlo code MCNPX.
|
|
|
Experimental Investigation of Accelerator Driven Nuclear Reactors for Thorium Based Nuclear Power
Zeman, Miroslav ; ČR,, Milan Štefánik, UJF AV (referee) ; Katovský, Karel (advisor)
The Master Thesis deals with the use of thorium nuclear fuel in accelerator driven systems. Basic principle of ADS, present situation and future possibilities are described in this work. The main goal of the work is determination of neutron flux in spallation target QUINTA. In December 2013, an experiment was performed at Joint Institute for Nuclear Research, Dubna. Samples of cobalt, situated at different positions in QUINTA target, were irradiated in secondary neutron field generated by deuteron beam of energies 2 AGeV and 4 AGeV and beam of C-12 with energy 2 AGeV. The samples were measured with the use of germanium semiconductor detectors and analysed using gamma-ray spectrometry. Reaction rates of Co-59 products were determined. Neutron flux was determined in setup QUINTA on the base of experimental reaction rates. Experimental reaction rates were compared with calcula1tion of MCNPX code.
|
|
|
Simulation of Accelerator Driven Nuclear Reactor for Spent Nuclear Fuel Transmutation
Jarchovský, Petr ; Ing. Antonín Krása, Ph.D., SCK.CEN Mol (referee) ; Katovský, Karel (advisor)
This master’s thesis deals with usage of burn-up (spent) nuclear fuel in nuclear power plants of next generation – accelerator driven transmutation plants which is produced in current nuclear power plants. This system could significantly reduce the volume of dangerous long-lived radioisotopes and moreover they would be able to take advantage of its great energy potential due to fast neutron spectrum. In the introduction are listed basic knowledge and aspects of spent nuclear fuel along with its reprocessing and the possibility of further use while minimizing environmental impact. As another point detailed description of accelerator driven systems is described together with its basic components. In addition this search is followed by individual chronological enumeration of projects of global significance concerning their current development. Emphasis is placed on SAD and MYRRHA projects, which are used like base for calculations. This last, computational part, deals with the creation of the geometry of subcritical transmutation reactor driven by accelerator and subsequent evaluation which assembly is the most effective for transmutation and energy purposes along with changing of target, nuclear fuel and coolant/moderator.
|
guest ::
