Fizikai Tudományok Doktori Iskola

 

Témavezető: Dr. Fehér Sándor

BME Természettudományi Kar, Nukleáris Technika Tanszék

Passzív módszerek fejlesztése fúziós reaktorok tenyészköpenyeiben kialakuló neutrontér monitorozására

A kutatási téma néhány soros bemutatása

    A nemzetközi együttműködésben megvalósuló ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), fúziós reaktor egy nagy előre lépés a jövő erőművei felé, hiszen méreteiben ez lesz a legnagyobb demonstrációs reaktor, ami deutérium és trícium fúziójából nyeri az energiát. Mivel az egyik fúziós üzemanyag, a trícium nem termelhető ki közvetlenül a természeti erőforrásokból gazdaságosan, így a fúziós reaktornak kell azt előállítania az erre a célra kialakított tenyészköpenyekben. A trícium legegyszerűbb forrása a lítium, melyből neutronok által kiváltott magreakcióval hozható létre. A trícium termelhetőségének és kezelhetőségének demonstrálására úgynevezett kísérleti tenyészköpenyeket (TBM, Test Blanket Modules) terveztek, melyek a reaktor vákuumkamrája falának speciális részein kaptak helyet.

 

    A feladatom a TBM passzív diagnosztikai módszereinek a fejlesztése, melyek célja a tríciumtermelés sebességének, a neutronspektrumnak, a hőleadásnak és az anyag degradálódásának becslése úgy, hogy a vizsgált pozícióban ne használjunk mechanikai vagy elektromos meghajtást és vezérlést igénylő eszközöket. A passzív módszerekre azért van szükség, mert az erős sugárzás, a nagy hőmérséklet és az igen erős mágneses tér korlátozza az aktív eszközök alkalmazhatóságát.

 

   A legérdekesebb kutatási eredményem talán, hogy egy új passzív módszert fejlesztettem ki a tríciumtermelés mérésére, ami a másodlagos töltött részecske aktiváción (MTRA) alapszik. A módszer lényege, hogy olyan anyagkeveréket sugárzunk be, ami két fő komponenst tartalmaz: egy tríciumtermelő targetet (esetünkben ez ⁶Li vagy ⁷Li) és egy indikátor anyagot, amelynek elegendően nagy a hatáskeresztmetszete egy bejövő tritonra. Triton alatt az ionizált ³H részecskét értjük. Egy ilyen mintában a neutron-besugárzás hatására a ⁶Li vagy ⁷Li nuklidokból triton részecskék keletkeznek, amelyeknek elegendően nagy az energiájuk ahhoz, hogy az indikátor nuklidokon töltött részecske aktivációt tudjanak létrehozni. A mintában termelt trícium mennyiségével arányos az ily módon keletkező radioaktív nuklidok aktivitása, ami gamma-spektroszkópiával meghatározható.