EDN: SSXYBL
Авторы
Лапин А.С., Андрианова Е.А., Бландинский В.Ю., Внуков Р.А., Каширина В.Е., Невиница В.А., Фомиченко П.А.
Организация
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия
Лапин А.С. – младший научный сотрудник. Контакты: 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1. Тел.: (915) 129-54-14; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Андрианова Е.А. – ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук.
Бландинский В.Ю. – заместитель руководителя по международным вопросам – ученый секретарь, кандидат технических наук.
Внуков Р.А. – младший научный сотрудник.
Каширина В.Е. – младший научный сотрудник.
Невиница В.А. – руководитель отделения, кандидат технических наук.
Фомиченко П.А. – заместитель руководителя комплекса.
Аннотация
В работе представлены методические подходы к моделированию реактора ВВЭР-С со спектральным регулированием на критическом стенде БФС-1 с использованием традиционных средств моделирования стендов БФС. Основная сложность заключается в необходимости учета двух принципиально различных состояний активной зоны: с полностью погруженными и полностью извлеченными вытеснителями, что приводит к существенным изменениям нейтронно-физических характеристик. Для имитации водного теплоносителя применялись полиэтиленовые таблетки и прутки, размещаемые в межтрубных зазорах. Исследованы два принципиально разных подхода к моделированию: первый предполагает создание отдельных ячеек для каждого состояния, второй – использование единой базовой ячейки с возможностью перехода между состояниями за счет введения полиэтиленовых стержней и компенсации реактивности борными поглотителями. Проведены сравнительные расчеты с использованием программных комплексов MCNP, Serpent и MCU, показавшие хорошую согласованность результатов (различия не превышают 2,5 %). Установлено, что стальные трубы обеспечивают лучшее соответствие спектральным индексам ВВЭР-С по сравнению с алюминиевыми. Особое внимание уделено анализу влияния полиэтиленовых стержней на спектр нейтронов, при этом выявлено, что их эффективность ограничена из-за значительной объемной доли плутония в ячейке. Полученные результаты демонстрируют возможности стенда БФС-1 для моделирования сложных спектральных режимов ВВЭР-С и могут быть использованы как для непосредственных экспериментов с полной заменой воды на полиэтилен, так и для исследований с легководными вставками.
Ключевые слова
критический стенд, ВВЭР-С, БФС, энергетический спектр нейтронов, гетерогенная структура, драйвер, таблеточное моделирование
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Алексеев П.Н., Гагаринский А.Ю., Калугин М.А. К стратегии развития ядерной энергетики России. Атомная энергия, 2019, т. 126, № 4, с. 183–187. EDN: IRBHHA.
- Semchenkov Yu.M., Subbotin S.A., Alekseev P.N., Chibinyaev A.V., Mokhov V.A., Nikitenko M.P., Veselov D.O., Kuchumov A.Yu., Berkovich, V.M. Formation of technical requirements to WWER-S. Proc. of the 9th International Scientific and Technical Conference Safety assurance of NPP with WWER. Scientific and technical electronic edition, 2015. Доступно на: https://inis.iaea.org/records/3rtvz-byn66 (дата обращения 05.11.2025).
- Казанский Ю.А., Дулин В.А., Зиновьев В.П. Методы изучения реакторных характеристик на критических сборках БФС. М.: Атомиздат, 1977.
- Кочетков А.Л., Матвеенко И.П., Рожихин Е.В., Цибуля А.М. Эксперименты в поддержку размещения МОКС-топлива в реакторы ВВЭР. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2007, № 3, вып. 1, с. 99–108.
- Белов С.П., Дулин В.А., Кочетков А.Л., Матвеенко И.П., Николаев М.Н., Семенов М.Ю., Цибуля А.М., Шапарь А.В. Результаты экспериментов на критических сборках БФС57 и БФС59. Препринт ФЭИ-2681. Обнинск, ФЭИ, 1998.
- Kochetkov A., Doulin V., Semenov M., Rozhikhin Ye., Pavlova O. BFS-57 and BFS-59 Assemblies: Experimental Program on Critical Assemblies with Heterogeneous Compositions of Enriched-Uranium Dioxide or Plutonium, Depleted Uranium Dioxide and Polyethylene. NEA/NSC/DOC (2006)1. 2006.
- MCNP – A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5. X-5 Monte Carlo Team. Los Alamos National Laboratory Report LA-UR-03-1987. April, 2003.
- Leppanen J., Pusa M., Viitanen T., Valtavirta V., Kaltiaisenaho T. The Serpent Monte Carlo code: Status, development and applications in 2013. Annals of Nuclear Energy, 2015, vol. 82, pp. 142–150.
- Алексеев Н.И., Большагин С.Н., Гомин Е.А., Городков С.С., Гуревич М.И., Калугин М.А., Кулаков А.С., Марин С.В., Новосельцев А.П., Олейник Д.С., Пряничников А.В., Сухино-Хоменко Е.А., Шкаровский Д.А., Юдкевич М.С. Статус MCU-5. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов, 2011, № 4, c. 4–23. EDN: OIHRYJ.
- Santamarina A. The JEFF3.1.1 Library for accurate criticality-safety calculations. Proc. of the Ninth International Conference on Nuclear Criticality Safety – ICNC 2011. Nuclear Energy Agency of the OECD (NEA), 2011, p. 1726.
- MacFarlane R.E. et al. The NJOY Nuclear Data Processing System, Version 2016. LA-UR-17-20093, December 19, 2016.
- Лапин А.С., Бландинский В.Ю., Колесов В.В., Внуков Р.А., Невиница В.А., Родионова Е.В., Кузенкова Д.С., Фомиченко П.А., Цибульский С.В. Методические особенности расчета кадмиевого отношения методом Монте-Карло. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2024, № 3, c. 97–103. EDN: VSBGMG.
- Кузенкова Д.С., Лапин А.С., Внуков Р.А., Каширина В.Е., Котов Я.А., Невиница В.А., Колесов В.В., Бландинский В.Ю., Фомиченко П.А., Бобров Е.А., Осипов А.М., Михайлов Г.М., Шагинян Р.А., Жуков А.М., Коробейникова Л.В., Гулевич А.В., Мантуров Г.Н., Елисеев В.А., Стогов В.Ю., Бедняков С.М., Изотов В.В., Прищепа В.В. Верификация расчетных подходов к планированию экспериментов по моделированию нейтронно-физических характеристик реактора ВВЭР-С на стенде БФС-1. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2024, № 4, c. 109–122. EDN: OHWKKJ.
- Внуков Р.А., Котов Я.А., Невиница В.А., Колесов В.В., Бландинский В.Ю., Лапин А.С., Кузенкова Д.С., Фомиченко П.А., Михайлов Г.М., Коробейникова Л.В., Бурьевский И.В., Стогов В.Ю., Шагинян Р.А., Елисеев В.А., Гулевич А.В. Оценка возможности получения экспериментальных данных для зон ВВЭР-СКД на стенде БФС. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2023, № 1, c. 117–129. EDN: EQMTTB.
- Белов С.П., Дулин В.А., Жуков А.В., Кузин Е.Н., Можаев В.К., Ситников В.И., Цибуля А.М., Шапарь А.В., Зайферт Э., Кунцман Б., Хайнцельман Б. Эффекты малой гетерогенности быстрых критических сборок. Атомная энергия, 1989, т. 66, вып. 1, с. 13–17.
УДК 621.039
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2025, № 4, c. 49–59
