Аннотация
В сложившейся практике проектирования активных зон транспортных реакторов основной запас реактивности на выгорание топлива компенсируется гадолиниевыми самоэкранированными выгорающими поглотителями (СВП). Развитое профилирование гадолиниевых СВП (посредством вариации плотности и высоты гадолиния в СВП, количества СВП в ТВС разных зон профилирования) обеспечивает согласованную скорость выгорания топлива и поглотителя в активной зоне с минимальным положительным «выбегом» реактивности, а также выравнивание и достаточную стабильность энергораспределения по объему активной зоны в процессе кампании.
Внедрение гадолиниевых СВП позволило увеличить запас реактивности на выгорание, существенно снизить недовыгорание поглотителя и минимизировать вмешательство механических органов СУЗ для компенсации реактивности в процессе кампании. Понижение запаса реактивности, компенсируемого органами СУЗ, обеспечило снижение неравномерности энергораспределения и выгорания по объему активной зоны, а также улучшило условия выполнения требований по ядерной безопасности.
В направлении уменьшения эффекта сокращения кампании четными изотопами гадолиния, а также увеличения ураноемкости активной зоны (сокращения количества вытесняемых твэлов) перспективным для активных зон с увеличенным энергоресурсом является использование гадолиниевых СВП в сочетании с боросодержащими носителями. Важное положительное отличие бора от гадолиния с точки зрения нейтроники – выгорание поглощающего изотопа 10B происходит с образованием 4Не и 7Li, которые в отличие от четных изотопов гадолиния практически не поглощают нейтроны.
Концепция оптимизации сочетания бора и гадолиния заключается в замене части гадолиниевых СВП боросодержащими носителями. Задача заключается в выборе параметров по условию минимизации «разбаланса» реактивности в активной зоне в процессе кампании при гарантированном выгорании 10В.
Выполненные расчетные исследования показывают, что в активных зонах транспортных реакторов с большим энергозапасом целесообразна замена части гадолиниевых СВП на боросодержащие носители, позволяющая увеличить кампанию на 2-3% за счет снижения количества четных изотопов гадолиния. Наибольший экономический эффект получается при использовании безоболочечных борированных стержней. В данном варианте наряду с увеличением кампании обеспечивается снижение стоимости активной зоны за счет уменьшения стоимости поглотителя.
Ключевые слова
транспортный реактор, активная зона, самоэкранированные выгорающие поглотители (СВП), борный поглотитель, ураноемкость, недовыгорание изотопов, энергозапас, минимизация "разбаланса"
УДК 621.039.51
Вопросы атомной науки и техники. Cер. Ядерно-реакторные константы, 2014, вып. 3, 3:11