EDN: IGVZXN
Авторы
Жихарева Н.С., Онегин М.С.
Организация
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Петербургский институт ядерной физики
им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»,
Гатчина, Россия
Жихарева Н.С. – старший лаборант. Контакты: 188300, Ленинградская обл., Гатчина, мкр. Орлова роща, д. 1. Тел.: (911) 187-75-50; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Онегин М.С. – старший научный сотрудник.
Аннотация
В настоящей работе рассматривается возможность использования борных выгорающих поглотителей в исследовательском реакторе ПИК, в связи с переходом от пусковой активной зоны к штатной. Реактор ПИК – высокопоточный реактор с потоком нейтронов в легководной ловушке 4·1015 нейтр./см2с. Легководная ловушка расположена в центре активной зоны и окружена двумя рядами ТВС (двенадцать шестигранных внутреннего и внешнего диаметра и шесть четырехгранных внешнего диаметра). Шестигранная ТВС содержит 241 твэл, а четырехгранная – 161. В штатной активной зоне увеличена масса урана в одном твэле, что приводит к увеличению реактивности в начале кампании, поэтому требуются дополнительные выгорающие поглотители. Рассматриваются ТВС со стержнями гадолиниевого выгорающего поглотителя (устанавливаются в шестигранные и четырехгранные ТВС) и с различным количеством стержней с борным выгорающим поглотителем (борные стержни устанавливаются в шестигранной ТВС за счет уменьшения количества твэлов), с различной концентрацией бора в стержне, также рассматриваются различные варианты перегрузки 1/2 активной зоны. По программе MCNP6 выполнялся консервативный расчет (без учета изменения скорости выгорания топлива по высоте твэла) характеристик активной зоны реактора ПИК. Получены наиболее оптимальные параметры: значение массовой доли 10B, которое необходимо для компенсации избыточной реактивности в начале кампании, количество борных стержней в одной шестигранной ТВС, реактивность в начале кампании, вариант перегрузки 1/2 активной зоны, длина равновесной кампании реактора с перегрузками и глубина выгорания 235U и 10B. В работе показано, что борные выгорающие поглотители могут заменить крестообразные выгорающие поглотители на основе гадолиния в новых ТВС реактора ПИК. Поскольку бор выгорает существенно медленнее чем гадолиний, это позволяет избежать положительного выбега реактивности в процессе кампании.
Ключевые слова
реактор ПИК, выгорающий поглотитель, перегрузки активной зоны, равновесная кампания, выгорание
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Онегин М.С. Выбор оптимальной стратегии перегрузок топлива в реакторе ПИК. Препринт ПИЯФ-2563. Гатчина, 2004. 38 с.
- Жихарева Н.С., Коноплев К.А., Онегин М.С. Использование выгорающих поглотителей в реакторе ПИК для увеличения кампании. Атомная энергия, 2021, т. 131, № 5, с. 248–253.
- Захаров А.С., Коноплев К.А., Косолапов И.М., Онегин М.С., Полтавский А.С., Смольский С.Л., Фридман С.Р. Выгорающий поглотитель для модернизированных ТВС реактора ПИК. Материалы научно-технической конференции НИКИЭТ, 2016, c. 338–349.
- Самойлов О.Б., Алексеев В.И., Галицких В. Анализ эффективности расширенного применения борного выгорающего поглотителя в активных зонах транспортных реакторов. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2014, № 3, c. 90–95.
- Goorley J.T., James M.R., Booth T.E., Brown F.B., Bull J.S., Cox L.J., Durkee J.W., Elson J.S., Fensin M.L., Forster R.A., Hendricks J.S., Hughes H.G., Johns R.C., Kiedrowski B.C., Martz R.L., Mashnik S.G., McKinney G.W., Pelowitz D.B., Prael R.E., Sweezy E., Waters L.S., Wilcox T.A., Zukaitis A. MCNP6 TM Users’ manual. Version 1.0. Los Alamos National Security, LLC.
- Gallmeier F.X., Ferguson P.D., Lu W., Iverson E.B., Muhrer G., Holloway S., Kelsey C., Pitcher E., Wohlmuther M., Micklich B. The CINDER'90 transmutation code package for use in accelerator applications in combination with MCNPX. Proc. of the 19th Meeting on Collaboration of Advanced Neutron Sources ICANS XIX. Grindelwald, Switzerland, March 8–12, 2010.
- Chadwick M.B., Herman M. et al. ENDF/B-VII.1 Nuclear Data for Science and Technology: Cross Sections, Covariances, Fission Product Yields and Decay Data. Nuclear Data Sheets, 2011, vol. 112, iss. 12, pp. 2887–2996. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nds.2011.11.002.
- ENDF-6 Formats Manual. Data Formats and Procedures for the Evaluated Nuclear Data Files ENDF/B-VI and ENDF/B-VII. NNDC, BNL, Upton, NY, 2009. 389 p.
- Ерыкалов А.Н., Кондуров И.А., Коноплев К.А., Красоцкий З.К., Петров Ю.В., Сумбаев О.И., Трунов В.А. Экспериментальные возможности реактора ПИК. Препринт ЛИЯФ-376. Л.: ЛИЯФ, 1977. 68 с.
- Ерыкалов А.Н., Захаров А.С., и др. Конструкция активной зоны и отражателя реактора ПИК. Препринт ПИЯФ-2472, Гатчина, 2003. 30 с.
- Ерыкалов А.Н., Захаров А.С., Коноплев К.А., Онегин М.С., Смольский С.Л., Сушков П.А. Физическая модель реактора ПИК-2009. Часть I. Описание критических экспериментов. Препринт ПИЯФ-2823. Гатчина, 2009. 68 с.
- Жихарева Н.С. Использование выгорающих поглотителей в реакторе ПИК. Препринт-3065. Гатчина, 2022. 47 с.
- Поглощающие материалы для регулирования ядерных реакторов. Под ред. Б.Г. Арабея и В.В. Чекунова (перевод с английского). М.: Атомиздат, 1965. 452 с.
УДК 621.039.5
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2023, № 4, c. 62–75
