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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Avaliação do fluxo de nêutrons e da taxa de dose durante o funcionamento nominal do ITER
Authors: Arione Assis de Araujo
First Advisor: Claubia Pereira Bezerra Lima
First Referee: Antonella Lombardi Costa
Second Referee: Maria Auxiliadora Fortini Veloso
Abstract: O ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) é um tokamak de configuração alongada do plasma e com um único diversor. No cenário indutivo, sob operação nominal, produz uma potência de fusão de 500 MW para um comprimento de pulso de queima de 400 s e período de repetição de 1800 s. O principal objetivo do ITER é demonstrar a viabilidade do uso da energia de fusão para fins pacíficos. O tokamak irá realizar experimentos com plasma de deutério e trítio para produção de nêutrons de 14,1 MeV atingindo fluxos da ordem de 1020 n.cm-2.s-1. Neste estudo de caráter preliminar foi feito uma descrição dos principais componentes do reator visando principalmente determinar a distribuição espacial do fluxo de nêutrons e calcular as taxas de dose associadas à sua operação. Foi utilizada uma técnicaunidimensional de modelamento com o código Monte Carlo (MCNP5). O transporte das partículas no MCNP5 foi simulado com base nos dados da biblioteca FENDL/MC-2.1 e as taxas de dose durante a operação do ITER foram calculadas utilizando os fatores de conversão da ICRP-21. No modelo estão incluídos os componentes mais importantes doreator, ou seja, o cobertor, a câmara de vácuo, as bobinas do campo toroidal, criostato e paredes de concreto com 2,0 m de espessura. Os cálculos foram realizados com duas composições distintas de concreto para investigar a influência dos diferentes materiais sobre a taxa de dose. Neste estudo não foram consideradas as contribuições devido aduas importantes fontes de dose: o trítio disperso no ar e os produtos de corrosão ativados. Os resultados confirmam que o acesso pessoal na sala do tokamak deve ser proibido durante a operação. Os resultados mostram que a taxa de dose é dominada pelos raios gama secundários. Levando em consideração o uso de grandes concentrações de boro no concreto da blindagem (0,029 fração de massa), foi alcançada uma redução de uma ordem de grandeza para a taxa de dose. Durante a operação do ITER, na parte externa da sala do tokamak, foi determinado que o valor da taxa de dose efetiva é de cerca de 1,0 Sv.h-1.
Abstract: The ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) is a tokamak with elongated plasma and single null poloidal divertor. The nominal inductive operation produces a DT fusion power of 500 MW for a burn length of 400 s, with a pulse repetition period as short as 1,800 s. The main goal is to exhibit the use of fusion energy for peaceful purposes. The tokamak will perform DT plasma experiments and theproduction rate of 14.1 MeV neutrons will achieve the level of 1020 n.cm-2.s-1. In this study of initial nature will be done primarily a description of the main reactor components intended mainly determine the spatial distribution of the neutrons flux and calculate the dose rates associated with normal ITER operation. Was used a onedimensionalmodeling technique with the code MCNP5 (Monte Carlo N- Particle). Thetransport of particles in MCNP5 was conducted based on FENDL/MC-2.1 data library and the dose rates were calculated using the conversion factors of the IRCP-21. In the model are included the most important shielding components of the reactor, namely the blanket, the vacuum vessel, the toroidal field coils, cryostat and the shielding hall with2.0 m concrete side walls. Calculations for two different concrete compositions were performed to investigate the influence of different filling materials of bioshield on the dose rate. Radiological source terms with an important dose rate impact as airborne tritium and activated corrosion products were not considered. The results confirm thatpersonnel access into the tokamak hall must be prohibited during operation. Taking into consideration the use of large boron concentration in the biological shield concrete (0.029 weight fraction), it was achieved a dose rate reduction by one order of magnitude. The dose rate is dominated by the secondary gamma ray. The dose rate during operation on the outside of the tokamak was determined and its value is around1.0 Sv/h.
Subject: Fusão controlada
Engenharia nuclear
Fluxo de nêutrons
Reatores nucleares
Fusão por arco de plasma
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/MBAM-7J4PPH
Issue Date: 14-Jul-2008
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