Авторы
Богданович Р.Б.1, Тихомиров Г.В.1, Сальдиков И.С.1, Терновых М.Ю.1, Герасимов А.С.2
Организация
1Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия
2Федеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный научный центр Российской Федерации – Институт теоретической и экспериментальной физики», Москва, Россия
Богданович Р.Б.1 – аспирант, ассистент. Контакты: 115409 Москва, Каширское шоссе, 31. Тел.: (925)846-28-14, e-mail:
Тихомиров Г.В.1 – доктор физико-математических наук, профессор, заместитель директора ИЯФиТ.
Сальдиков И.С.1 – инженер.
Терновых М.Ю.1 – старший преподаватель.
Герасимов А.С.2 – доктор технических наук, главный научный сотрудник.
Аннотация
В настоящее время многие программы по расчету ядерных реакторов используют модели энерговыделения, разработанные в 70-х годах прошлого века. С момента создания данных моделей произошла эволюция не только в вычислительной технике, но и в ядерном топливе: начали использоваться тепловыделяющие сборки (ТВС) с выгорающими поглотителями, профилированием обогащения по радиусу и т.д.
В статье представлена разработанная авторами методика расчета вклада захватной составляющей в общее энерговыделение ядерных реакторов, а также результаты проведенных с ее помощью расчетов. Методика предполагает использование прецизионных расчетных программ, основанных на методе Монте-Карло (MCNP, MCU, TDMCC, SERPENT и др.), которые позволяют проводить высокоточные расчеты и получать хорошо приближенные к эксперименту результаты. Это достигается как за счет специфики метода Монте-Карло, так и благодаря возможностям этих программ в детализации физических моделей и рассчитываемых функционалов.
С целью апробации созданной методики был проведен расчет наиболее простой модели реактора ВВЭР-1000 – модели эквивалентной ячейки реактора. Далее, для уточнения расчета и определения влияния захватной составляющей на величину полного энерговыделения при использовании разных типов ТВС, были рассчитаны две модели ТВС реактора ВВЭР-1000 (с выгорающим поглотителем гадолинием и без него) с применением двух программ MCNP и MCU.
При расчете энергии, выделяющейся в результате захватных реакций в активной зоне ядерного реактора, определялись ядерные реакции с исчезновением нейтронов и их энергетические выходы. Была разработана модель активной зоны ядерного реактора, с выделением типов материалов и занимаемых ими объемов для последующего расчета скоростей ядерных реакций. Был проведен расчет скоростей ядерных реакций, инициированных нейтронами. Было определено мгновенное и запаздывающее энерговыделение на основе полученных скоростей реакций деления и табличных значений энергии деления. Используя полученные скорости ядерных реакций и их энергетические выходы, была рассчитана энергия, выделяющаяся в захватных реакциях, и ее доля в общем энерговыделении.
Учет захватного энерговыделения позволяет добиться большей точности при моделировании ядерных реакторных установок и при расчете отработавших тепловыделяющих сборок.
Ключевые слова
ядерный реактор, энерговыделение, расчет, программы, ядерные реакции, захват нейтронов, ВВЭР-1000
УДК 620.039.5
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2017, вып. 1, 1:15