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Neutronenphysikalische Untersuchungen zu uranfreien Brennstoffen

Pistner, Christoph :
Neutronenphysikalische Untersuchungen zu uranfreien Brennstoffen.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2006)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Neutronenphysikalische Untersuchungen zu uranfreien Brennstoffen
Language: German
Abstract:

Es wird das Potenzial uranfreier Brennstoffe (inert matrix fuel, IMF) für einen Abbau vorliegender Plutoniumbestände untersucht. Da bei IMF eine Neuproduktion von Plutonium aus Uran vermieden wird, stellen solche Brennstoffe eine interessante Alternative zu den gegenwärtig genutzten Uran-Plutonium-Mischoxidbrennstoffen (MOX) dar. Als Basis für eine Bewertung von IMF im Vergleich mit MOX-Brennstoff werden umfangreiche neutronenphysikalische Simulationsrechnungen solcher Brennstoffe durchgeführt. Dazu wird im Rahmen dieser Arbeit das Programmsystem MCMATH entwickelt, welches eine weitestgehend automatisierte Berechnung des Abbrandverhaltens und der Reaktivitätskoeffizienten einzelner Brennstoffe ermöglicht. Anhand der damit durchgeführten Berechnungen wird ein kriteriengeleiteter Vergleich von MOX-Brennstoff und IMF durchgeführt. Dieser zeigt die besondere Attraktivität von IMF. Darüber hinaus werden jedoch auch noch offene Fragen hinsichtlich einer zukünftigen endgültigen Bewertung aufgeworfen. Insgesamt erweisen sich IMF als äußerst attraktive Alternative zur Verwendung von MOX-Brennstoff. Die Beherrschung der starken Reaktivitätsänderung bei IMF im Laufe des Abbrands kann durch die Verwendung geeigneter brennbarer Neutronengifte (burnable poisons, BP) erreicht werden. Hinsichtlich der nuklearen Nichtverbreitung bieten IMF eindeutige Vorteile gegenüber MOX-Brennstoff. Jedoch sind auch in Bezug auf die Reaktivitätskoeffizienten FTC und MVC deutliche Unterschiede zwischen IMF und MOX-Brennstoff zu verzeichnen. Es bleibt an dieser Stelle weiteren Untersuchungen vorbehalten, die letztendliche sicherheitstechnische Bedeutung dieser Differenzen auszuarbeiten.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
This thesis analyzes the potential of uranium-free fuels (inert matrix fuel, IMF) for the disposition of existing plutonium stockpiles. Since no new plutonium is produced during irradiation of IMFs, they are an attractive alternative to currently used uranium-plutonium mixed-oxide fuels (MOX). Computer-based neutronics calculations are used to compare IMF to MOX. The program system MCMATH was developed to provide a largely automated calculation of the development of reactivity and reactivity-coefficients during irradiation of fuels with different initial composition. Based on these simulations, a criteria-based comparison of MOX and IMF was performed. The comparison revealed several attractive features of IMF, although it does not provide a conclusive assessment of the fuels considered. Questions for future research towards this end were identified. Overall, IMF appear to be a promising alternative to MOX. The strong decrease in the reactivity of IMF during burnup can be effectively compensated by the use of suitable burnable poisons (BP). With respect to nuclear nonproliferation, IMF show clear advantages to MOX. On the other hand, there are clear differences in the burnup-dependent reactivity coefficients between MOX and IMF. Further investigation is needed to clarify the impact of these differences on reactor safety.English
Uncontrolled Keywords: MCMATH, MCNP, Reaktivität, Reaktivitätskoeffizienten, MOX, IMF, uranfreie Brennstoffe, Nichtverbreitung, Proliferationsresistenz
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
MCMATH, MCNP, Reaktivität, Reaktivitätskoeffizienten, MOX, IMF, uranfreie Brennstoffe, Nichtverbreitung, ProliferationsresistenzGerman
nuclear fuel, uranium free fuel, burnup, reactivity, reactivity coefficients, proliferation resistanceEnglish
Divisions: Fachbereich Physik
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:22
Last Modified: 07 Dec 2012 11:52
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000707
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-7079
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Hoffmann, Prof. Dr. Dieter H.H.
Advisors: Fujara, Prof. Dr. Franz
Refereed: 20 February 2006
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/707
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