EDN: CVLYQJ
Авторы
Каширина В.Е., Невиница В.А., Котов Я.А., Фомиченко П.А., Колесов В.В.
Организация
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия
Каширина В.Е. – лаборант-исследователь, аспирант. Контакты: 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1. Тел.: 8 (980) 715-81-86; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Невиница В.А. – руководитель отделения, кандидат технических наук.
Котов Я.А. – старший научный сотрудник.
Фомиченко П.А. – заместитель руководителя ККПАЭ.
Колесов В.В. – начальник лаборатории, кандидат физико-математических наук.
Аннотация
С целью исследования эффективности гетерогенного выжигания минорных актинидов в быстрых реакторах были выполнены расчеты c загрузкой сборок с минорными актинидами в отражатель реактора БН-600. В качестве расчетной модели выбран бенчмарк реактора БН-600 с МОКС-топливом (МАГАТЭ). Было рассмотрено 2 варианта геометрии сборок с актинидами: без замедлителя и с замедлителем в двух периферийных рядах твэлов. В качестве замедлителя выбраны два материала: гидрид циркония (ZrH) и обедненный карбид бора (B4C). В сборки по отдельности загружались AmO2 и NpO2. Сборки располагались либо в первом, либо во втором ряду отражателя. Проводился расчет выгорания с использованием программного средства Serpent в течение четырех микрокампаний. В результате данной работы рассмотрена эффективность выжигания минорных актинидов в зависимости от наличия или отсутствия замедлителя в сборке, от расположения сборок в отражателе. Оценено изменение активности рассмотренных сборок с минорными актинидами в процессе выжигания, а также с помощью программы SCALE выполнен расчет объемов боросиликатного стекла для исходной загрузки минорных актинидов и для выгоревших составов.
Выполнены расчеты тепловыделения в реперной ТВС, расположенной на границе активной зоны и отражателя, оценено влияние расположения сборок с минорными актинидами в отражателе на тепловыделение в ТВС на границе активной зоны в сравнении с расчетами для исходного варианта без загрузки минорных актинидов. Оценено накопление U-232 в выжигательных сборках с минорными актинидами.
Ключевые слова
минорные актиниды, америций, нептуний, отработавшее ядерное топливо, выжигание, замедлитель, быстрые реакторы, бенчмарк БН-600, боросиликатное стекло, расчет выгорания
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Алексеев П.Н., Баланин А.Л., Гулевич А.В., Декусар В.М., Егоров А.Ф., Клинов Д.А., Коробейников В.В., Марова Е.В., Маслов А.М., Мосеев А.Л., Невиница В.А., Теплов П.С., Троянов В.М., Фомиченко П.А., Шепелев С.Ф. Облик двухкомпонентной ядерной энергетической системы на базе ВВЭР и реакторов БН. Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2022, № 4, c. 59–74.
- Матвеев В.И., Хомяков Ю.С. Техническая физика быстрых реакторов с натриевым теплоносителем: учебное пособие. Под ред. чл.-корр. РАН В.И. Рачкова. М.: Издательский дом МЭИ, 2012. 356 с.
- BN-600 MOX core benchmark analysis: results from phases 4 and 6 of a coordinated research project on updated codes and methods to reduce the calculational uncertainties of the LMFR reactivity effects. IAEA-TECDOC-1700. Vienna: IAEA, 2013. 248 p. Доступно на: https://www.iaea.org/publications/10434/bn-600-mox-core-benchmark-analysis (дата обращения 10.01.2025).
- Leppänen J. et al. The Serpent Monte Carlo code: Status, development and applications in 2013. Ann. Nucl. Energy, 2015, vol. 82, pp. 142–150.
- Изменения в федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии «Сбор, переработка, хранение и кондиционирование ЖРО. Требования безопасности» (НП-019–15). Ядерная и радиационная безопасность. Проекты нормативных документов, 2016, № 3(81), с. 1–3.
- Рыкунова А.А., Шмидт О.В., Кащеев В.А., Шадрин А.Ю., Файрушина Л.Р., Макеева И.Р. Алгоритм расчета объема остеклованных РАО. Радиоактивные отходы, 2024, № 2(27), с. 18–25.
- Котов Я.А., Невиница В.А., Фомиченко П.А. Выжигание минорных актинидов в реакторе типа БН-1200 с использование ТВС с внутрикассетной гетерогенностью. Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2023, № 2, с. 102–109.
- Невиница В.А., Колупаев Д.Н. Оценка содержания 232U в отработавших ТВС быстрого реактора с урановой загрузкой. Атомная энергия, 2019, т. 127, вып. 3, с. 137–140.
- Матвеев Л.В., Центер Э.М. Уран-232 и его влияние на радиационную обстановку в ядерном топливном цикле. М.: Энергоатомиздат, 1985. 72 с.
- Декусар В.М., Гурская О.С., Мосеев А.Л. Накопление 232U при многократном рецикле урана и плутония в быстром реакторе. Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2023, № 3, с. 59–73.
- Shmelev A.N., Geraskin N.I., Kulikov G.G., Kulikov E.G., Apse V.A., Glebov V.B. The problem of large-scale production of plutonium-238 for autonomous energy sources. Journal of Physics: Conference Series, 2020, vol. 1689, p. 012030. DOI: 10.1088/1742-6596/1689/1/012030.
- Shmelev A.N., Geraskin N.I., Kulikov G.G., Kulikov E.G., Apse V.A., Glebov V.B. A Possibility for Large-Scale Production of 238Pu in Light-Water Reactor VVER-1000. Journal of Nuclear Physics and Engineering, 2022, vol. 3, pp. 263–276. DOI: https://doi.org/10.3390/jne3040015.
- Charles R. Daily & Joel L. McDuffee. Design Studies for the Optimization of 238Pu Production in NpO2 Targets irradiated at the High Flux Isotope Reactor. Nuclear Technology, 2020, 206:8, pp. 1182–1194. DOI: 10.1080/00295450.2019.1674594.
- Шагинян Р.А., Коробейников В.В., Стогов В.Ю. Исследование зависимости эффективности наработки 63Ni и 238Pu от энергетической структуры плотности потока нейтронов. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2023, № 4, с. 76–84.
- Шмелев А.Н., Гераскин Н.И., Апсэ В.А., Глебов В.Б., Куликов Г.Г., Куликов Е.Г. Использование (Np, Am)-фракций младших актинидов для наработки 238Pu в реакторе типа ВВЭР. Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Физика ядерных реакторов, 2023, № 5, c. 4–9.
- Куликов Г.Г., Шмелев А.Н., Глебов В.Б., Апсэ В.А., Куликов Е.Г. Нейтронно-физические основы масштабной наработки 238Pu для автономных источников энергии. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2023, № 2, с. 162–168.
- Хомяков А.Ю. Эффективность трансмутации минорных актинидов в реакторах на быстрых нейтронах при различных критериях. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2024, № 3, с. 77–87.
УДК 621.039.73
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2025, № 1, c. 44–55
