Neutronic performance calculations with alternative fluids in a hybrid reactor by using the Monte Carlo method Translated title: Neutronische Leistungsberechnungen mit alternativen Fluiden in einem hybriden Reaktor unter Einsatz der Monte-Carlo-Methode

Abstract

In this study, salt-heavy metal mixtures consisting of 93–85% Li ₂₀Sn ₈₀ + 5% SFG-PuO ₂ and 2–10% UO ₂, 93–85% Li ₂₀Sn ₈₀ + 5% SFG-PuO ₂ and 2–10% NpO ₂, and 93–85% Li ₂₀Sn ₈₀ + 5% SFG-PuO ₂ and 2–10% UCO were used as fluids. The fluids were used in the liquid first wall, blanket, and shield zones of a fusion–fission hybrid reactor system. A beryllium (Be) zone with a width of 3 cm was used for neutron multiplicity between the liquid first wall and the blanket. 9Cr2WVTa ferritic steel with the width of 4 cm was used as the structural material. The contributions of each isotope in the fluids to the nuclear parameters, such as tritium breeding ratio ( TBR), energy multiplication factor ( M), and heat deposition rate, of the fusion–fission hybrid reactor were calculated in the liquid first wall, blanket, and shield zones. Three-dimensional analyses were performed using the Monte Carlo code MCNPX-2.7.0 and nuclear data library ENDF/B-VII.0.

Kurzfassung

In dieser Studie wurden als Liquide Salz-Schwermetallhaltige Lösungen mit 93–85% Li ₂₀Sn ₈₀ + 5% SFG-PuO ₂ und 2–10% UO ₂, 93–85% Li ₂₀Sn ₈₀ + 5% SFG-PuO ₂ und 2–10% NpO ₂, und 93–85% Li ₂₀Sn ₈₀ + 5% SFG-PuO ₂ und 2–10% UCO verwendet. Die Liquiden wurden an der ersten Flüssigwand, am Blanket- und Shield-Bereich des hybriden Reaktorsystems eingesetzt. Für die Neutronenanreicherung wurde zwischen der ersten Flüssigwand und dem Blanket ein drei Zentimeter dicker Beryllium-Bereich (Be) angebracht. Als Baumaterial wurde vier Zentimeter dicker 9Cr2WVTa ferritischer Stahl verwendet. In dieser Studie wurde der Einfluss eines jeden Isotops auf nukleare Parameter wie dem Tritium-Erzeugungssatz (TBR) an der ersten Flüssigwand, am Blanket- und Shield-Bereich des Fusion-Fision-Hybridreaktors, dem Energie-Vervielfältigungsfaktor (M) und dem Anteil der gespeicherten Wärme berechnet.