2026, Выпуск 1

EDN: LGFSQR

Авторы

Баловнев А.В.¹, Жирнов А.П.¹, Моисеев А.В.¹, Солдатов Е.О.¹, Фёдоров И.А.¹, Аникин А.С.², Лизунов А.В.², Семенов А.А.², Тарасов В.Р.²

Организация

¹ Акционерное общество «Научно-исследовательский конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля», Москва, Россия
² Акционерное общество «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов им. А.А. Бочвара», Москва, Россия

Жирнов А.П. – начальник отдела.
Моисеев А.В. – научный руководитель проекта БРЕСТ-ОД-300, кандидат физико-математических наук.

Баловнев А.В.¹ – ведущий научный сотрудник, кандидат физико-математических наук.
Жирнов А.П.¹ – начальник отдела.
Моисеев А.В.¹ – научный руководитель проекта БРЕСТ-ОД-300, кандидат физико-математических наук.
Солдатов Е.О.¹ – начальник группы.
Фёдоров И.А.¹ – инженер. Контакты: 107140, Москва, пл. Академика Доллежаля, д. 1, к. 3. Тел.: (499) 763-04-57; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Аникин А.С.² – заместитель директора отделения – начальник отдела.
Лизунов А.В.² – директор научно-исследовательского отделения специальных неядерных материалов и изотопной продукции, кандидат технических наук.
Семенов А.А.² – главный эксперт, кандидат химических наук.
Тарасов В.Р.² – инженер 2-й категории.

Аннотация

Использование высокоплотного СНУП-топлива позволяет достичь полного воспроизводства ядерного топлива в активной зоне ядерного реактора, однако приводит к ухудшению нейтронного баланса за счет поглощения нейтронов изотопом азот-14. Природный азот состоит из двух стабильных изотопов – ¹⁴N (~ 99,6 %) и ¹⁵N(~ 0,4 %). Изотоп ¹⁵N отличается от основного изотопа низким сечением поглощения нейтронов, в связи с чем рассматривается как перспективный материал для изготовления нитридного топлива. СНУП-топливо, обогащенное по изотопу ¹⁵N, именуется изотопно-модифицированным. В данной работе проведено исследование влияния смешанного нитридного уран-плутониевого (СНУП) топлива с повышенным до (90–99) % ат. содержанием изотопа ¹⁵N на основные нейтронно-физические характеристики быстрого реактора со свинцовым теплоносителем БР-1200. В работе определено изменение запаса реактивности и коэффициента воспроизводства при повышении содержания ¹⁵N до 99 % ат. при сохранении прочих технологических параметров. Предложено семь конфигураций активной зоны с компенсацией эффектов, обусловленных повышением содержания азота-15. Компенсация данных эффектов осуществляется изменением массы топливной загрузки и геометрических параметров активной зоны и ТВС. Использование изотопно-модифицированного СНУП-топлива позволяет снизить массу топлива стартовой загрузки на величину до 27 %. Определена масса ¹⁵N, необходимая для замыкания ядерного топливного цикла. Показано, что снижение требований по обогащению азота по изотопу ¹⁵N с 99 % ат. до 90 % ат. не приводит к значительному изменению нейтронно-физических характеристик. Исследование нейтронно-физических и теплофизических характеристик реактора БР-1200 выполнено с использованием системы проектных кодов, разработанной в АО «НИКИЭТ».

Ключевые слова
свинцовый теплоноситель, реактор на быстрых нейтронах, БР-1200, нейтронно-физические характеристики, изотопно-модифицированное СНУП-топливо

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 621.039.51

Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2026, выпуск 1, с. 72–82