Nükleer Reaktör Fiziğinin Temelleri

Bu kitap nukleer reaktor fizigine giris ders kitabi olarak planlandi. Nukleer enerjikonusunda herhangi bir alt yapisi olmayan makine, elektrik ve diger muhendislikdallarindaki universite ogrencileri tarafindan kullanilabilecek basli basina bir kaynakolmasi ile birlikte, reaktor teorisine giris olarak universite nukleer muhendislikmufredatina uygun bir sekilde tasarlanmistir. Ayrica profesyonel sorumluluklarinukleer reaktor fizigi ile asinalik gerektiren cesitli disiplinlerden muhendislere faydaliolmasi icin de planlanmistir.Konu ile ilgili baskilari devam etmekte olan pek cok kitap olmasina ragmen nedenbu kitaba ihtiyac duyulmustur? Baskilari devam eden kitaplarin populer olanlariguzel yazilmistir. Yayinlandiklari tarihte konunun temelleri zaten anlatilmistir vebugun hâlâ gecerlilikleri devam etmektedir. Fakat benim kanaatime gore, bugunununiversite ogrencileri ve muhendisleri icin reaktor fizigine giris, eski eserlerin tekrargozden gecirilip belli basli konulara odaklanilarak ve modern guc reaktorlerininkarakteristik ozellikleri uzerinde durularak yapilmalidir.Geleneksel ders kitaplarina geleneksel olarak nukleer fizik ve notron etkilesmeleriile baslanir notron yavaslatma ve homojen karisimli materyallerin difuzyonuuzerine detayli calismalar sunularak devam edilir. Cok onem arz eden bolunebilirsistemlerin zaman bagimli davranislarinin analizleri bu kitaplarin son kisimlarindakonu edilir. Fakat reaktor korunun kafes yapisina kritik bagimliliginin onemiuzerinde fazla durulmaz. Konunun mantikli gelismesi icin bu siralama bir dereceyekadar gereklidir. Lakin ben bu kitapta, hem universite egitiminde hem de muhendislerefaydali olmasi icin, daha detayli analizleri ve ileri dereceli matematiksel yaklasimlarikitabin son kismina birakirken ilk kisimlarinda genel degerlendirme yapmayiuygun buldum. Reaktor kinetigi konusunu one almanin zincir reaksiyonlarininzaman bagimli davranislarinin anlasilmasi icin daha avantajli olacagini dusundum.Ayrintili konumsal guc dagilimlari, yansitici tasarrufu ve notron difuzyonu esitliklerinincozumune bagli diger konulari ise daha ileri bolumlere biraktim. Boylece,guc reaktoru kor bilesenleri konusunun one alinmasiyla da notronik ve isil tasarimlarindisiplinler arasi yonleri vurgulanmistir.Bu kitaptaki(la) amacim, ileri numerik simulasyonlarla elde edilen, yuksekdogruluklu sonuclar icin gerekli tekniklerin anlatimindan ziyade, fiziksel olgularivurgulamaktir. Onceki kitaplarin (legacy text) yazildiklari donemlerde bilgisayarlarreaktor analizlerini kolaylastiran guclu birer alet olarak goruluyordu. Bundan dolayidirki, reaktor teorisi ogreniminde, sonlu diferansiyel tekniklerin programlanmasi,matris cozumu algoritmalari ve reaktorlerin fiziksel davranislarinin analizine paralelolan diger numerik metotlara vurgu yaparak cozum arayislari kâgit ve kalem ile yapilabileceklerin otesine tasinmistir. Şimdilerde ise Mathcad veya MATLAB gibigelismis programlama dilleri ogrencilere, soyut veya lineer esitliklerin cozulmesive diferansiyel esitliklerin integrallerinin alinmasi gibi bir giris dersinde karsilasilanyiginla problemin cozumunde, algoritmalari bastan yazmaksizin, kolaylik saglamaktadir.Haliyle, kariyerimin cogunlugunu adadigim, Reaktor DavranislarininNumerik Simulasyonu oldukca sofistike bir girisim olmustur. Fakat benim gorusum,reaktorlerin fiziksel davranislarinin temelleri kavranmadan, numerik tekniklerindaha ileri seviye derslere birakilmasi yerinde olacaktir. Aksi takdirde, reaktortasariminda kullanilan sayisal (numerik) yaklasimlara verilecek oncelik, ilk bastakavranmasi gereken fiziksel olgulara yeterince vurgu yapilmamasina yol acacaktir.Yukarida bahsedilen cercevede bazi kisimlari yeniden organize ederek ve konuyatekrar odaklanarak daha genis bir okuyucuya sahip olmayi ve ozellikle okuyucularinprofesyonel gelismelerinin ilerlemesinde, universitede okurken formal bir reaktorfizigi almayanlar dahil, bu kitabin daha faydali olacagini umit ediyorum. Bu kitaplaamacim, zaman darligi veya temel eksiklikleri olsa da cok fazla matematiksel aciklamalarinoldugu bolumlerin kolayca okunabilmesi ve sonuclarin, anlatilanlarin herasamasinin ayrintisina girme gereksinimi duymadan, kabul edilmesiyle fiziksel birkaniya varilmasidir. Bu amacla, sonuclarin cogu analitik formlariyla birlikte, grafikselolarak da sunulmustur ve mumkun oldugu kadar ogrencilere bazi cagrisimlaryaptirsin diye ana sinif guc reaktorleri icin temsili parametreler verilmistir. Orneklerkonu anlatimi seklinde butunlestirilmis ve secilmis problemler her bolumun sonundaverilmistir. Problemler biraz daha kapali konularin anlasilmasini saglamaklabirlikte bazi durumlarda konunun kapsamini genisletmektedir. Problemlerin coguanalitik olarak veya bir hesap makinesi yardimiyla cozulebilir. Coklu cozumler vegrafiksel sonuclarin oldugu bazi durumlarda ExcellTM gibi elektronik tablo programininformul menusu kullanilarak hesaplama islemleri kolaylastirilabilir. Secilenproblemler soyut veya diferansiyel esitliklerin cozumu icin daha once bahsedilenileri seviyede bilgisayar dilleri kullanmayi gerektirir. Bu problemler yildiz isareti ilebelirtilmistir.Bircok arkadas, is ortagi ve ogrencilerin yardim ve destekleri olmasaydi bu kitabinhazirlanmasi son derece zor, hatta imkansiz olurdu. Argonne National LaboratoryNukleer Enerji Bolumu calisanlarinin tavsiyeleri bu kitabin hazirlanisindacok degerlidir. Ozellikle, Won Sik Yang reaktor parametreleri ve grafiklerin cizilmesigibi pek cok konuda zamanindan feragat ederek destek vermis ve butun taslagiduzelterek katkida bulunmustur. Roger N. Blomquist, Taek K. Kim, Chang-hoLee, Giuseppe Palmiotti, Micheal A. Smith, Temitope Taiwo ve bircok kisi bu isekatki saglamistir. Naval Reactors Programindan Bruce M. Bingman ve onun is arkadaslarinincok makbule gecen yardimlari olmustur. Son olarak, Northwestern Universitesindenogrencilerin geri bildirimleri bu kitap icerisinde ders notu serileriningelismesinde cok yardimci olmustur. Bilhassa, Esim Ann, aile icerisinde kendisinedusenden daha fazla gorevi ustlenerek bir kitabi daha tesvik ve sabirla karsilamistir.