DOI: 10.55176/2414-1038-2021-4-18-27
Авторы
Белоногов М.Н., Волков И.А., Модестов Д.Г., Симоненко В.А., Хмельницкий Д.В.
Организация
Федеральное государственное унитарное предприятие «Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики
имени академика Е.И. Забабахина», Снежинск, Россия
Белоногов М.Н. – научный сотрудник. Контакты: Россия, Челябинская область, Снежинск, ул. Васильева 13, а/я 245, 456770. Тел.: (35146) 5-46-39; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Волков И.А. – научный сотрудник.
Модестов Д.Г. – старший научный сотрудник.
Симоненко В.А. – заместитель научного руководителя, доктор физико-математических наук, профессор.
Хмельницкий Д.В. – заместитель начальника отделения, кандидат физико-математических наук, доцент.
Аннотация
Одной из приоритетных задач ядерной энергетики является уменьшение объемов накопленных радиоактивных отходов путем утилизации минорных актиноидов (изотопы Np, Am и Cm), а при возможности и долгоживущих продуктов деления. В настоящее время в качестве одного из подходов к решению этой задачи предлагается их трансмутация в специализированном жидкосолевом реакторе-сжигателе (ЖСР-С).
Цель работы – расчетно-теоретические исследования основных закономерностей трансмутации минорных актиноидов в ЖСР-C и определение характеристик оптимальных режимов работы реактора. В оптимальном режиме в топливную композицию реактора добавляются только фториды минорных актиноидов, а извлекаются продукты деления. Такой режим достигается поддержанием определенной концентрации актиноидов. При концентрации актиноидов ниже оптимальной для обеспечения критичности реактора необходимо в топливо подпитки вместо некоторого количества минорных актиноидов добавлять плутоний, уменьшая тем самым производительность трансмутации. В случае превышения оптимальной концентрации актиноидов для поддержания критического состояния в равновесном режиме необходимо извлекать часть топлива с высоким содержанием изотопа 238Pu. Показано, что значение оптимальной концентрации определяется, в основном, геометрией реактора и относительно слабо зависит от состава топлива подпитки, вида солевого растворителя и режима переработки топливной композиции. Для ЖСР-С с объемом активной зоны от 2 до 30 м3 оптимальная концентрация актиноидов находится в диапазоне 17…10 % мол.
Ключевые слова
жидкосолевой реактор, трансмутация минорных актиноидов, равновесный режим, эволюция нуклидного состава, нейтронно-физический расчет
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Status and Trends in Spent Fuel and Radioactive Waste Management. IAEA Nuclear Energy Series No. NW-T-1.14. Vienna, IAEA, 2018. 74 p.
- Пономарев Л.И., Дегтярев А.М., Мясников А.А., Коляскин О.Е. и др. Жидкосолевой подкритический реактор-сжигатель трансплутониевых изотопов. Атомная энергия, 2013, т. 114, вып. 4, с. 225–232.
- Ignatiev V., Feynberg O. Progress in Development of Li, Be, Na/F Molten Salt Actinide Recycler and Transmuter Concept. Proc. International Congress on Advanced in Nuclear Power Plants, Nice, France, 2007, paper 7548.
- Ignatiev V., Feynberg O., Gnidoi I., et al. Molten salt actinide recycler and transforming system without and with Th-U support: Fuel cycle flexibility and key material properties. Ann. Nucl. Energy, 2014, vol. 64, pp. 408–420.
- Зацепин О.В., Кандиев Я.З., Кашаева Е.А., Малышкин Г.Н., Модестов Д.Г. Расчеты методом Монте-Карло по программе ПРИЗМА нейтронно-физических характеристик активной зоны ВВЭР-1000. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов, 2011, № 4, c. 64–73.
- Модестов Д.Г. Программа решения задач ядерной кинетики РИСК-2014. Препринт РФЯЦ–ВНИИТФ № 243, 2014.
- Trkov A., Herman M., Browm D.A. ENDF-6 Formats Manual. Report BNL-90365-2009 Rev.2, 2012. 378 p. Доступно на: https://mcnp.lanl.gov/pdf-files/bnl-90635-2009v2.pdf (дата обращения 07.10.2021).
- Пономарев Л.И., Белоногов М.Н., Волков И.А и др. Быстрый жидкосолевой реактор на основе эвтектики LiF-NaF-KF как сжигатель Np, Am, Cm. Атомная энергия, 2019, т. 126, вып. 3, с. 123–132.
- Игнатьев В.В., Фейнберг О.С., Загнитько А.В. и др. Жидкосолевые реакторы: новые возможности, проблемы и решения. Атомная энергия, 2012, т. 112, вып. 3, с. 135–143.
- Пономарев Л.И., Серегин М.Б., Паршин А.П. и др. Выбор соли для жидкосолевого реактора. Атомная энергия, 2013, т. 115, вып. 1, с. 6–11.
- Лизин А.А., Томилин С.В, Гневашов О.Е. и др. Растворимость PuF3, AmF3, CeF3, NdF3 в расплаве LiF–NaF–KF. Атомная энергия, 2013, т. 115, вып. 1, с. 11–16.
- Victor Ignatiev, Aleksandr Surenkov, Ivan Gnidoi e.a, Compatibility of Selected Ni-Based Alloys in Molten Li, Na, BE/F Salts with PuF3 and Tellurium Additions. NuclearTechnology, 2008, vol. 164, pp. 130–142.
- Петров Е.Р., Бибичев Б.А., Домкин В.Д. и др. Результаты измерения радионуклидного состава и выгорания высоковыгоревшего топлива ВВЭР-1000 разрушающими методами. Радиохимия, 2012, т. 54, № 4, с. 348–351.
- Белоногов М.Н., Волков И.А., Модестов Д.Г. и др. Об оптимальном режиме трансмутации минорных актиноидов в жидкосолевом реакторе. Атомная энергия, 2020, т. 128, вып. 3, с. 135–142.
- Петров Е.Р., Бибичев Б.А., Домкин В.Д. и др. Результаты измерения содержания изотопов актинидов, неодима, цезия и глубины выгорания в образце высоковыгоревшего топлива ВВЭР-1000 разрушающими методами. Радиохимия, 2013, vol. 55, № 5, c. 437–439.
- Пятый национальный доклад Российской Федерации о выполнении обязательств, вытекающих из Объединенной конвенции о безопасности обращения с отработавшим топливом и о безопасности обращения с радиоактивными отходами. Москва, 2017. 161 с. Доступно на: https://www.gosnadzor.ru/activity/international/national%20reports/Russian_Federation_rus.pdf (дата обращения 04.10.2021).
УДК 621.039.522
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2021, выпуск 4, 4:2
