Učinkovitost izrabe jedrskega goriva v malih modularnih reaktorjihSršen, Gašper (Avtor) Snoj, Luka (Mentor) Ćalić, Dušan (Komentor) jedrski reaktorzgorelostkonverzijsko razmerjegorivni cikelOpenMCtransmutacijamali modularni reaktor (SMR)transport nevtronovMonte Carlojedrska energijaV magistrskem delu smo preučili učinkovitost izrabe jedrskega goriva v reaktorjih različnih velikosti, pri čemer smo uporabljali poenoten osnovni model sredice. Glavni cilj je bil oceniti učinkovitost malih modularnih reaktorjev (SMR) v primerjavi z obstoječimi velikimi reaktorji. Mera za učinkovitost izrabe goriva je sproščena energije na kilogram začetne mase urana v jedrskem gorivu. Za oceno izrabe goriva smo analizirali dolžino gorivnega cikla, zgorelost goriva in konverzijsko razmerje, saj ti dejavniki neposredno vplivajo na ekonomiko obratovanja. Že 1 % izboljšava pri izrabi goriva lahko skozi življenjsko dobo reaktorja pomeni znatne prihranke. Na primer Jedrska elektrarna Krško (NEK) na letni ravni porabi 16,6 ton UO2 goriva s ceno približno 1,6 M€/t. 1 % izboljšava bi letno prihranila več kot četrt milijona evrov. Simulacije smo izvedli s pomočjo programa za Monte Carlo simulacijo transporta nevtronov OpenMC. Analizirali smo dvanajst različnih reaktorjev, ter izračunali: dolžine gorivnih ciklov, sestave nuklidov, konverzijska razmerja, časovno in prostorsko porazdelitev cepitvene moči. Poleg tega smo izvedli parametrične študije, kjer smo spreminjali linearno moč in začetno obogatitev goriva. Glavne ugotovitve: • Manjši reaktorji imajo do 400 % nižjo učinkovitost izrabe goriva v primerjavi z večjimi. • Višja začetna obogatitev znatno izboljša izkoristek goriva in zmanjša razliko med malimi in velikimi reaktorji. • Za vsako velikost obstaja optimalna obogatitev, ki maksimizira učinkovitost izrabe goriva. • Konverzijsko razmerje narašča z velikostjo in dolžino cikla, vendar ga pretirana obogatitev lahko zmanjša zaradi manjšega deleža oplodnih nuklidov.20252025-09-06 08:15:12Magistrsko delo/naloga172127VisID: 152691COBISS_ID: 247849475sl