EDN: SRHDKS
Авторы
Исанов К.А.1, Сусакин В.А.1, 2, Елисеев В.А.1, Гулевич А.В.1
Организация
1 Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
2Северский технологический институт «Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ», Северск, Россия
Исанов К.А.1 – инженер-исследователь. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, 1. Тел.: (981) 711-92-65; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Елисеев В.А.1 – начальник лаборатории, кандидат технических наук.
Гулевич А.В.1 – начальник департамента физики реакторов, доктор физико-математических наук.
Сусакин В.А.1, 2 – стажер, студент.
Аннотация
В данной работе рассмотрена проблема минимизации накопления и выжигания минорных актинидов. Рассмотрено и определено влияние изотопного состава и качества плутония, используемого в МОКС-топливе на эффективность выжигания и трансмутации америция. Расчетное исследование проводилось для восьми видов плутония различного изотопного состава и качества. Приведены плутониевые вектора. Определено влияние изотопного состава используемого плутония на темпы накопления америция и кюрия в топливе без америция на начало кампании, а также определено влияние изотопного качества используемого плутония на темпы накопления и выжигания америция, с начальной долей америция в свежем топливе 1 и 2 %. Для каждого из рассматриваемых вариантов дополнительно приведен изотопный состав накапливаемого или выжигаемого америция, удельные тепловыделение и активности. Также проведены оценки накопления кюрия. Определен коэффициент обременения кюрием на килограмм выжигаемого америция. Представлен баланс массы МА в системе, с учетом выжигания америция и накопления кюрия. По результатам расчетного исследования определены необходимые изотопные состав и качество плутония для эффективного выжигания америция, а также доля америция в свежем топливе для реализации условия выжигания в зависимости от качества используемого плутония.
Ключевые слова
выжигание америция, трансмутация, накопление кюрия, изотопный состав плутония, реактор типа БН, удельная активность, удельное тепловыделение
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Bergelson B., Gerasimov A., Zaritskaya T., Kiselev G., Volovik A. Decay Heat Power and Radiotoxicity of Spent Uranium, Plutonium and Thorium Fuel at Long-Term Storage. Proc. of the 18th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 18). Beijing, China, August 7–12, 2005, SMiRT18-W02-2.
- Salvatores M., Slessarev I., Uematsu M. A Global Physics Approach to Transmutation of Radioactive Nuclei. Nuclear Science and Engineering, 1994, vol. 116, pp. 1–18. DOI: https://doi.org/10.13182/NSE94-A21476.
- Japan Atomic Energy Agency – Nuclear Data Center. Japanese standard library for fast breeder reactors, thermal reactors, fusion neutronics and shielding calculations, and other applications (JENDL-4.0). JAEA-NDC, 2010. Доступно на: https://wwwndc.jaea.go.jp/jendl/j40/j40.html (дата обращения 04.12.2024).
- OECD NEA. French R&D on the Partitioning and Transmutation of Long-lived Radionuclides: An International Peer Review of the 2005 CEA Report. Papers: OECD Publishing, 2006.
- Oak Ridge National Laboratory. Preliminary Multicycle Transuranic Actinide Partitioning-Transmutation Studies. 2007. ORNL/TM-2007/24. Доступно на: https://www.academia.edu/50125953/Preliminary_Multicycle_Transuranic_Actinide_Partitioning_Transmutation_Studies?hb-sb-sw=30863732 (дата обращения 04.12.2024).
- Naoyuki Takaki. Neutronic Potential of Water Cooled Reactor With Actinide Closed Fuel Cycle. Progress in Nuclear Energy, 2000, vol. 37, pp. 1–4.
- Kloosterman J.L. Multiple Recycling of Plutonium in Advanced PWRs. Netherlands Energy Research Foundation (ECN), 1998. Доступно на: https://www.janleenkloosterman.nl/abstracts/klooster9803.pdf (дата обращения 04.12.2024).
- Gilles Youinou. Plutonium Multirecycling in Standard PWRs Loaded with Evolutionary Fuels. Nuclear Science and Engineering, 2005, vol. 151, pp. 25–45. DOI: 10.13182/nse05-a2526.
- Atomic Energy of Canada Limited (AECL). Scenarios for the Transmutation of Actinides In CANDU Reactors: Company Wide. Ontario: AECL, 2010. CW-123700-CONF-010.
- Kostadin Zashev. Transmutation of VVER-1000 Spent Nuclear Fuel in CANDU Reactors. Proc. of the Energy Forum'2017. Varna, Bulgaria, 27–30 Jun 2017. Доступно на: https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/50/011/50011131.pdf?r=1 (дата обращения 04.12.2024).
- Prunier C., Boussard F., Koch L., Coquerelle M.Some Specific Aspects of Homogeneous Americium- and Neptunium- Based Fuels Transmutation through the Outcomes of the SUPERFACT Experiment in Phenix Fast Reactor. Nuclear Technology, 1997, vol. 119, pp. 141–147. JRC15648.
- Guillaumont R. The Bataille's Law: Scientific Research for Nuclear Wastes in France. L'Actualité chimique, 2005, no. 285–286, pp. 8–12.
- Jean-Marc Bonnerot, Dominique Warin, Marie-Pierre Ferroud-Plattet, Lionel Gosmain, Jérôme Lamontagne. First Results of the Irradiation Program of Inert Matrices, Targets and Fuels for Minor Actinides Transmutation in Fast Reactor. Montpellier. 2008. Доступно на: https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/40/003/40003966.pdf (дата обращения 04.12.2024).
- Chichester J.M., Steven L. Hayes, Kenneth J. McClellan, Stewart L. Voit, Fabienne Delage, Jean-Luc Paul, Marc Masson. Overview of the FUTURIX-FTA Irradiation Experiment in the Phénix Reactor. Proc. of Global 2015. Paris, France, September 20–24, 2015, Paper 5268. Доступно на: https://inldigitallibrary.inl.gov/sites/sti/sti/7146507.pdf (дата обращения 04.12.2024).
- Jason M. Harp, Luca Capriotti, Heather J.M. Chichester. Postirradiation Examination of FUTURIX-FTA metallic alloy experiments. Idaho: INL, 2019. INL/JOU-18-52239-Revision-0. Доступно на: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S002231151831376X (дата обращения 04.12.2024).
- Meyer M.K., Hayes S.L., Carmack W.J. Tsai H. The EBR-II X501 Minor Actinide Burning Experiment. Idaho: INL, 2008. INL/CON-08-13828 PREPRINT. Доступно на: https://inldigitallibrary.inl.gov/sites/sti/sti/4142529.pdf (дата обращения 04.12.2024).
- Tomonori Soga, Takashi Sekine, Kosuke Tanaka, Ryoichi Kitamura, Takafumi Aoyama. Irradiation Test of Fuel Containing Minor Actinides in the Experimental Fast Reactor Joyo. Journal of Power and Energy Systems, 2008, vol. 2, issue 2, pp. 692–702. DOI: https://doi.org/10.1299/jpes.2.692.
- International Atomic Energy Agency (IAEA). Status of Minor Actinide Fuel Development. No. NF-T-4.6. Vienna: IAEA, 2009.
- Колесов В.В., Коробейников В.В., Михалёв А.В., Пупко Л.П. Влияние спектральных и гетерогенных эффектов на эффективность выжигания минорных актинидов. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2023, вып. 1, с. 74–90. EDN: MSHFDX.
- International Atomic Energy Agency (IAEA). Advanced Reactor Technology Options for Utilization and Transmutation of Actinides in Spent Nuclear Fuel. IAEA-TECDOC-1626. Vienna: IAEA, 2009.
- Гулевич А.В., Елисеев В.А., Клинов Д.А., Коробейникова Л.В., Крячко М.В., Першуков В.А., Троянов В.М. Возможность выжигания америция в быстрых реакторах. Атомная энергия, 2020, т. 128, с. 82–87.
- Косякин Д.А., Коробейников В.В., Стогов В.Ю. Исследование зависимости эффективности трансмутации Am-241 от энергетической структуры плотности нейтронного потока. Препринт ФЭИ-3294. Обнинск: АО «ГНЦ РФ – ФЭИ», 2021. 38 c.
- Коробейников В.В., Колесов В.В., Игнатьев И.А. Расчетное моделирование выжигания минорных актинидов в реакторе на быстрых нейтронах с топливом без урана и плутония. Препринт ФЭИ-3299. Обнинск: АО «ГНЦ РФ – ФЭИ», 2022. 32 с.
- Коробейников В.В., Колесов В.В., Каражелевская Ю.Е., Терехова А.М. Исследование возможности выжигания минорных актинидов в быстром реакторе с металлическим топливом на основе только минорных актинидов. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2020, вып. 1, с. 59–68.
- Мосеев А.Л., Декусар В.М., Коробейников В.В., Елисеев В.А. Исследования потенциала двухкомпонентной системы ЯЭ в разных условиях ее развития. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2019, вып. 2, с. 189–205.
- Коробейников В.В., Колесов В.В., Каражелевская Ю.Е., Терехова А.М. Исследования возможности выжигания и трансмутации Am-241 в реакторе с америциевым топливом. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2019, вып. 2, с. 153–163.
- Декусар В.М., Зродников А.В., Елисеев В.А., Мосеев А.Л. К вопросу накопления и реакторной утилизации америция в ядерной энергетике. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2019, вып. 1, с. 215–222.
УДК 621.039.54(04)
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2024, № 4, c. 137–152
