Nükleer Reaktör Fiziğinin Temelleri

Yazarlar

Songül Akbulut Özen (ed)

Özet

Bu kitap nükleer reaktör fiziğine giriş ders kitabı olarak planlandı. Nükleer enerji
konusunda herhangi bir alt yapısı olmayan makine, elektrik ve diğer mühendislik
dallarındaki üniversite öğrencileri tarafından kullanılabilecek başlı başına bir kaynak
olması ile birlikte, reaktör teorisine giriş olarak üniversite nükleer mühendislik
müfredatına uygun bir şekilde tasarlanmıştır. Ayrıca profesyonel sorumlulukları
nükleer reaktör fiziği ile aşinalık gerektiren çeşitli disiplinlerden mühendislere faydalı
olması için de planlanmıştır.
Konu ile ilgili baskıları devam etmekte olan pek çok kitap olmasına rağmen neden
bu kitaba ihtiyaç duyulmuştur? Baskıları devam eden kitapların popüler olanları
güzel yazılmıştır. Yayınlandıkları tarihte konunun temelleri zaten anlatılmıştır ve
bugün hâlâ geçerlilikleri devam etmektedir. Fakat benim kanaatime göre, bugünün
üniversite öğrencileri ve mühendisleri için reaktör fiziğine giriş, eski eserlerin tekrar
gözden geçirilip belli başlı konulara odaklanılarak ve modern güç reaktörlerinin
karakteristik özellikleri üzerinde durularak yapılmalıdır.
Geleneksel ders kitaplarına geleneksel olarak nükleer fizik ve nötron etkileşmeleri
ile başlanır nötron yavaşlatma ve homojen karışımlı materyallerin difüzyonu
üzerine detaylı çalışmalar sunularak devam edilir. Çok önem arz eden bölünebilir
sistemlerin zaman bağımlı davranışlarının analizleri bu kitapların son kısımlarında
konu edilir. Fakat reaktör korunun kafes yapısına kritik bağımlılığının önemi
üzerinde fazla durulmaz. Konunun mantıklı gelişmesi için bu sıralama bir dereceye
kadar gereklidir. Lakin ben bu kitapta, hem üniversite eğitiminde hem de mühendislere
faydalı olması için, daha detaylı analizleri ve ileri dereceli matematiksel yaklaşımları
kitabın son kısmına bırakırken ilk kısımlarında genel değerlendirme yapmayı
uygun buldum. Reaktör kinetiği konusunu öne almanın zincir reaksiyonlarının
zaman bağımlı davranışlarının anlaşılması için daha avantajlı olacağını düşündüm.
Ayrıntılı konumsal güç dağılımları, yansıtıcı tasarrufu ve nötron difüzyonu eşitliklerinin
çözümüne bağlı diğer konuları ise daha ileri bölümlere bıraktım. Böylece,
güç reaktörü kor bileşenleri konusunun öne alınmasıyla da nötronik ve ısıl tasarımların
disiplinler arası yönleri vurgulanmıştır.
Bu kitaptaki(la) amacım, ileri nümerik simülasyonlarla elde edilen, yüksek
doğruluklu sonuçlar için gerekli tekniklerin anlatımından ziyade, fiziksel olguları
vurgulamaktır. Önceki kitapların (legacy text) yazıldıkları dönemlerde bilgisayarlar
reaktör analizlerini kolaylaştıran güçlü birer alet olarak görülüyordu. Bundan dolayıdır
ki, reaktör teorisi öğreniminde, sonlu diferansiyel tekniklerin programlanması,
matris çözümü algoritmaları ve reaktörlerin fiziksel davranışlarının analizine paralel
olan diğer nümerik metotlara vurgu yaparak çözüm arayışları kâğıt ve kalem ile yapılabileceklerin ötesine taşınmıştır. Şimdilerde ise Mathcad veya MATLAB gibi
gelişmiş programlama dilleri öğrencilere, soyut veya lineer eşitliklerin çözülmesi
ve diferansiyel eşitliklerin integrallerinin alınması gibi bir giriş dersinde karşılaşılan
yığınla problemin çözümünde, algoritmaları baştan yazmaksızın, kolaylık sağlamaktadır.
Haliyle, kariyerimin çoğunluğunu adadığım, Reaktör Davranışlarının
Nümerik Simülasyonu oldukça sofistike bir girişim olmuştur. Fakat benim görüşüm,
reaktörlerin fiziksel davranışlarının temelleri kavranmadan, nümerik tekniklerin
daha ileri seviye derslere bırakılması yerinde olacaktır. Aksi takdirde, reaktör
tasarımında kullanılan sayısal (nümerik) yaklaşımlara verilecek öncelik, ilk başta
kavranması gereken fiziksel olgulara yeterince vurgu yapılmamasına yol açacaktır.
Yukarıda bahsedilen çerçevede bazı kısımları yeniden organize ederek ve konuya
tekrar odaklanarak daha geniş bir okuyucuya sahip olmayı ve özellikle okuyucuların
profesyonel gelişmelerinin ilerlemesinde, üniversitede okurken formal bir reaktör
fiziği almayanlar dahil, bu kitabın daha faydalı olacağını ümit ediyorum. Bu kitapla
amacım, zaman darlığı veya temel eksiklikleri olsa da çok fazla matematiksel açıklamaların
olduğu bölümlerin kolayca okunabilmesi ve sonuçların, anlatılanların her
aşamasının ayrıntısına girme gereksinimi duymadan, kabul edilmesiyle fiziksel bir
kanıya varılmasıdır. Bu amaçla, sonuçların çoğu analitik formlarıyla birlikte, grafiksel
olarak da sunulmuştur ve mümkün olduğu kadar öğrencilere bazı çağrışımlar
yaptırsın diye ana sınıf güç reaktörleri için temsili parametreler verilmiştir. Örnekler
konu anlatımı şeklinde bütünleştirilmiş ve seçilmiş problemler her bölümün sonunda
verilmiştir. Problemler biraz daha kapalı konuların anlaşılmasını sağlamakla
birlikte bazı durumlarda konunun kapsamını genişletmektedir. Problemlerin çoğu
analitik olarak veya bir hesap makinesi yardımıyla çözülebilir. Çoklu çözümler ve
grafiksel sonuçların olduğu bazı durumlarda ExcellTM gibi elektronik tablo programının
formül menüsü kullanılarak hesaplama işlemleri kolaylaştırılabilir. Seçilen
problemler soyut veya diferansiyel eşitliklerin çözümü için daha önce bahsedilen
ileri seviyede bilgisayar dilleri kullanmayı gerektirir. Bu problemler yıldız işareti ile
belirtilmiştir.
Birçok arkadaş, iş ortağı ve öğrencilerin yardım ve destekleri olmasaydı bu kitabın
hazırlanması son derece zor, hatta imkansız olurdu. Argonne National Laboratory
Nükleer Enerji Bölümü çalışanlarının tavsiyeleri bu kitabın hazırlanışında
çok değerlidir. Özellikle, Won Sik Yang reaktör parametreleri ve grafiklerin çizilmesi
gibi pek çok konuda zamanından feragat ederek destek vermiş ve bütün taslağı
düzelterek katkıda bulunmuştur. Roger N. Blomquist, Taek K. Kim, Chang-ho
Lee, Giuseppe Palmiotti, Micheal A. Smith, Temitope Taiwo ve birçok kişi bu işe
katkı sağlamıştır. Naval Reactors Programından Bruce M. Bingman ve onun iş arkadaşlarının
çok makbule geçen yardımları olmuştur. Son olarak, Northwestern Üniversitesinden
öğrencilerin geri bildirimleri bu kitap içerisinde ders notu serilerinin
gelişmesinde çok yardımcı olmuştur. Bilhassa, Eşim Ann, aile içerisinde kendisine
düşenden daha fazla görevi üstlenerek bir kitabı daha teşvik ve sabırla karşılamıştır.

Bölümler

  • Nükleer Reaksiyonlar
    Ahmet Çelik
  • Nötron Etkileşimleri
    Ali Tiftikçi
  • Nötron Enerji Dağılımları
    Tayfun Tanbay
  • Güç Reaktörü Koru
    Şahin Çelikten
  • Reaktör Kinetiği
    Necati Çelik
  • Nötronların Konumsal Difüzyonu
    Hüseyin Ayhan
  • Reaktörlerde Nötron Dağılımı
    Mehmet Türkmen
  • Enerji Taşınımı
    Songül Akbulut Özen
  • Reaktivite Geri Besleme
    Senem Şentürk Lüle
  • Uzun Dönem Kor Davranışı
    Haluk Atak

İndir

Gelecek

29 Mart 2021

Lisans

Lisans

Mevcut yayın biçimiyle ilgili ayrıntılar: PDF

PDF

ISBN-13 (15)

978-625-7354-72-1

Date of first publication (11)

2021