ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ
ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы


Расширенное продолжение серии: Ядерные константы c 1971 года
ISSN 2414-1038 (online)

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. – аспирант, ассистент, Национальный Исследовательский Ядерный Университет МИФИ. Контакты: 115409 Москва, Каширское шоссе, 31. Тел.: (925)846-28-14, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра..
Тихомиров Г.В. – доктор физико-математических наук, профессор, заместитель директора ИЯФиТ, Национальный Исследовательский Ядерный Университет МИФИ.
Сальдиков И.С. – инженер, Национальный Исследовательский Ядерный Университет МИФИ.
Терновых М.Ю. – старший преподаватель, Национальный Исследовательский Ядерный Университет МИФИ.
Герасимов А.С. – доктор технических наук, главный научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный Научный Центр Российской Федерации - Институт теоретической и экспериментальной физики».

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

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 620.039.5

Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2017, вып. 1, 1:15