Авторы
Дробышев Ю.Ю.1, Селезнев Е.Ф.2
Организация
1Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций, Москва, Россия
2Институт проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук, Москва, Россия
Дробышев Ю.Ю.1 – инженер, Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций. Контакты: 109507, Москва, ул. Ферганская, 25. Тел.: (499) 796-92-47; e-mail:
Селезнев Е.Ф.2 – заведующий лабораторией, доктор технических наук, Институт проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук.
Аннотация
Для повышения конкурентоспособности быстрых реакторов, способных производить два продукта – электроэнергию и избыточное ядерное топливо, рассматривают множество решений. Для увеличения производства избыточного ядерного топлива рассматривают переход на всё более плотное топливо с наиболее освоенного оксидного: на карбидное, нитридное и наиболее плотное – металлическое. В цепочке производства избыточного ядерного топлива важна и стоимость переработки отработавшего ядерного топлива для получения конечного продукта – избыточного ядерного топлива. Из всех видов топлива, многократно рассмотренных в мировой практике развития быстрых реакторов, металлическое топливо обеспечивает достижение самых высоких значений наработки в реакторе избыточного ядерного топлива, т.е. получение высокого коэффициента воспроизводства (КВ), и самой низкой стоимости переработки отработавшего топлива из-за использования технологии плавления.
Однако у проектов быстрого реактора с металлическим топливом большой мощности существуют и проблемы, следствием которых является отсутствие на сегодня завершенных проектов и тем более их реализации. Основная проблема связана с обеспечением безопасности эксплуатации таких реакторов, а именно с существованием слабых обратных связей по температуре топлива. С учетом развития в последнее время концепции гетерогенного размещения топлива по высоте твэла, например, с размещением металлического обедненного урана в нижнем и верхнем торцевых экранах, а также в центральной прослойке активной зоны, с самой активной зоной из оксидного топлива, добиваются достижения высоких значений КВ при значительных обратных связях из-за использования оксидного топлива. В данной работе рассмотрено дальнейшее развитие данной технологии, а именно замена по сравнению с вышеуказанным вариантом оксидного топлива в нижней половине активной зоны на металлическое плутониевое топливо.
Расчётами показано, что указанная выше схема размещения топлива в ТВС активной зоны реактора вместе с использованием металлического обедненного топлива в ТВС бокового экрана обеспечивает получение в этом реакторе более высокого КВ при значительных обратных связях по температуре. Получение высокого КВ достигается использованием металлического топлива в большей доле объема реактора. Получение значительных обратных связей обеспечивается использованием оксидного топлива в области достижения высоких температур. Размещение же металлического топлива в нижней половине активной зоны гарантирует его существование в области низких температур при высоком значении энерговыделения.
Ключевые слова
быстрый реактор, металлическое топливо, центральная прослойка активной зоны, торцевые экраны
УДК 621.039.5
Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2018, выпуск 2, 2:1