در شبیهسازی راکتور ایتر با MCNP چه نکاتی لازم است لحاظ شود؟
راکتورایتر بزرگترین طرح یک راکتور همجوشی هسته‌ای است که تاکنون طراحی شده و براساس محصورسازی مغناطیسی بنیاد نهاده شده است.
فهرست مطالب
راکتور ITER بزرگترین طرح یک راکتور همجوشی هسته‌ای است که تاکنون طراحی شده و براساس محصورسازی مغناطیسی بنیاد نهاده شده است. در همجوشی هسته‌ای، کاملا برعکس شکافت هسته‌ای، هسته دو عنصر سبک با یکدیگر ترکیب شده تا یک عنصر سنگین‌تر ایجاد شود و این منجر به آزاد شدن انرژی زیاد اما با پرتوزایی (رادیواکتیویته) خیلی کم می‌شود.
ایتر بزرگترین توکاماک ساخته شده در تاریخ می‌باشد و تاسیسات اصلی این پروژه در فرانسه قرار دارد.این پروژه، بزرگترین پروژه تولید انرژی از راه همجوشی هسته‌ای در دنیا است که وارد مرحله پنج ساله مونتاژ شده است. برای کنترل واکنش‌های همجوشی در پروژه ایتر، پلاسمای داغ را در سازه‌ای به نام توکاماک محصور می کنند. هدف این پروژه بررسی امکان تولید تجاری انرژی از راه همجوشی است.
کمی بعد از پایان مونتاژ در سال ۲۰۲۵، این مرکز می‌تواند پلاسمای بسیار داغ تولید کند که شروع عملیاتی شدن پروژه خواهد بود. در مسائل مختلفی اعم از مسائل مربوط به حفاظ سازی راکتور ایتر، دزیمتری و ... ممکن است شبیهسازی این راکتور در کدهای مختلف نظیر کد مونت کارلوی MCNPX ضرورت داشته باشد.
این راکتور از ساختار پیچیده و پیشرفته‌ای برخوردار است و از قسمت‌های زیاد و مختلفی تشکیل شده است. بدیهی است که شبیهسازی این سیستم به طور دقیق بسیار پیچیده و طاقت‌فرسا است. به همین جهت در این درس‌آموز سعی می‌شود ساختار ساده شده‌ای از راکتور ایتر که در عمده موارد در حد کفایت پاسخ‌گو می‌باشد، آموزش داده شود.
بیان مساله
در مسائلی که شبیهسازی راکتور ایتر مورد نیاز باشد، کاربر می‌تواند بسته به نوع مسئله و هدف خود از برخی پیچیدگی‌های ساختاری این سیستم چشم‌پوشی کرده و ساختار ساده‌ای در نظر گیرد که به راحتی قابل شبیهسازی با کدهای مختلف همانند کد مونت کارلوی MCNPX است.
روش کار/ محاسبه
مدل هندسی ساده شده راکتور ایتر می‌تواند به صورت استوانه‌های تو در تو و هم‌محور با ارتفاع 24 متر در نظر گرفته شود. هر یک از این استوانه‌ها درواقع قسمتی از راکتور ایتر است که وظیفه مشخصی بر عهده دارد. قسمت‌های عمده و مهم ساختمان راکتور ایتر عبارتند از:
- ستون مرکزی (CS)
- بلانکت‌ها (BLK)
- محفظه خلأ (VV)
- پوشش حرارتی محفظه خلأ (VVTS)
- کویل‌های میدان چنبره‌ای (TFC)
- سامانه خنک‌کننده (CRY)
- دیواره حفاظتی (BSD)
هر یک از این قسمت‌ها دارای ضخامت و جنس مخصوص خود می‌باشد که مطابق با جدول ارائه شده در بخش 1-7) می‌تواند در نظر گرفته شود. همچنین نمایی از طرح ساده شده راکتور اینر در بخش 1-7) نشان داده شده است. مطابق با اطلاعات داده شده به راحتی میتوان ساختار ساده شده راکتور ایتر را در کد MCNPX یا ساید کدها مورد شبیهسازی قرار داد. به منظور شبیهسازی چشمه گداخت در این راکتور میتوان از این مقاله ( تعریف چشمه گداخت D-T در کد MCNPX ) کمک گرفت.
