Studio della produzione di plutonio protetto tramite il drogaggio di attinidi minori nel combustibile nucleare

The aim of this thesis is to evaluate the possibility of increasing the proliferation resistance of plutonium by doping minor actinides in the nuclear fuel. This evaluation was performed using Monte Carlo simulations, having as a physical model a nuclear pin cell with a typical pressurized water reactor (PWR) geometry and containing Uranium oxide fuel (UOX). Two conditions were also imposed: the maintenance of the “production of protected Plutonium” for the entire life of the fuel and the achievement of a burn-up equal to 25 GWd/t, while keeping the enrichment of uranium as a degree of freedom. Several dopants have been considered and they were compared in order to find out the favorite dopant, from different points of view, and to figure out how much is the minimum amount of dopant required to meet all the objectives in charge.

Il fine di questo lavoro di tesi è quello di valutare la possibilità di incrementare la resistenza alla proliferazione del plutonio tramite il drogaggio di attinidi minori nel combustibile nucleare. Tale valutazione è stata realizzata attraverso simulazioni Monte Carlo, utilizzando come modello una cella di combustibile nucleare con una geometria tipica di un reattore ad acqua pressurizzata (PWR) e contenente combustibile nella forma di ossido di uranio (UOX). Due condizioni sono inoltre state imposte: il mantenimento della “produzione di Plutonio protetto” per tutto il ciclo vita del combustibile ed il raggiungimento di un bruciamento allo scarico uguale a 25 GWd/t, mantenendo come grado di libertà l’arricchimento dell’uranio. Diversi droganti sono stati considerati e ne sono stati comparati i risultati, in modo tale da giungere ad una valutazione oggettiva su quale potesse essere il drogante favorito, sotto diversi aspetti, e quale fosse la quantità minima di esso richiesta per raggiungere tutti gli obiettivi preposti.