Оценка нейтронно-физических характеристик быстрого реактора на бегущей волне в уран-плутониевом топливном цикле

19.03.2020 2020 - №01 Физика и техника ядерных реакторов

А.Е. Помысухина Ю.П. Сухарев Г.Н. Власичев

https://doi.org/10.26583/npe.2020.1.04

Возможность почти полного использования всего уранового либо ториевого топлива ожидается в реакторах на бегущей волне. Выполнено численное моделирование активной зоны реактора на бегущей волне с быстрым спектром нейтронов в торий-урановом цикле. Активная зона реактора имеет форму прямоугольной призмы, с одного конца которой организована запальная зона для формирования нейтронно-делител ной волны. В качестве топлива запальной зоны использован высокообогащенный металлический уран. Получены расчетные зависимости энерговыделения, концентрации нуклидов, участвующих в цепочке превращений, по длине активной зоны в ряде моментов времени. Проведена графическая обработка результатов с целью наглядной демонстрации возникновения и прохождения нейтронно-делительной волны в реакторе. Полученная зависимость энерговыделения представляет собой солитон (уединенную волну), обладающий свойством четкой повторяемости во времени. Показаны спектры нейтронов и плотности делений на начальный момент, когда волна еще не образовалась, и на момент ее образования. Рассчитана скорость волны, на основании которой оценена длительность кампании реактора. Оценена глубина выгорания топлива, сверхвысокое значение которой является проблемой реализации предлагаемой концепции реактора. Выгорание большей части как сырьевого материала, так и образующегося из него делящегося свидетельствует о высокой потенциальной эффективности концепции разработанного реактора в плане топливоиспользования, а также ядерного нераспространения.

Ссылки

1. Зверев Д.Л. Ключевые задачи совершенствования технологий реакторов на быстрых нейтронах, высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов, энергоисточников малой и средней мощности на базе водо-водяных реакторов. / XI Межд. науч.-техн. конф. «Без пасность, эффективность и экономика атомной энергетики (МНТК-2018)», Москва, 23-24 мая 2018. Электронный ресурс: http://mntk.rosenergoatom.ru/mediafiles/u/files/2018/ Materials/Zverev_D.L._MNTK_2018.pdf (дата доступа 20.06.2019).
2. Feynberg S.M., Kunegin E.P. // Proc. of the Second International Conference on Peaceful Uses of Atomic Energy. – 1958. – Vol. 9, Nuclear Power Plants, Part 2, Discussion, – PP. 447-448, United Nation, Geneva.
3. Феоктистов Л.П. Нейтронно-делительная волна. // Докл. Акад. наук СССР. – 1989. – Т. 309. – № 4. – С. 864-867.
4. Павлович В.Н., Хотяинцев В.Н., Хотяинцева Е.Н. Физические основы реактора на волне ядерного горения (РВЯГ). II. Конкретные модели. // Ядерна Физика та Енергетика. – 2008. – №3(25). – С. 62-70 (на болгарском).
5. Ismail, Yasunori Ohoka, Peng Hong Liem, Hiroshi Sekimoto Long Life Small CANDLE-HTGRs with Thorium. // Ann. Nucl. Energy. – 2007. – No. 34. – PP. 120-129. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.anucene.2006.10.006
6. Van Dam H. Self-Stabilizing Criticality Waves. // Ann. Nucl. Energy. – 2000. – No. 27. – PP. 1505-1521. DOI: https://doi.org/10.1016/S0306-4549(00)00035-9
7. Gilleland J., Petroski R., Weaver K. The Traveling Wave Reactor: Design and Development. // Engineering. – 2016. – No. 2. – PP. 88-96. DOI: https://doi.org/10.1016/J.ENG.2016.01.024
8. Chen X.-N., Kiefhaber E., Maschek W. Fundamental Burn-Up Mode in a Pebble-Bed Type Reactor. // Progress in a Nuclear Energy. – 2008. – No. 50. – PP. 219-224. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.pnucene.2007.11.064
9. Кодочигов Н.Г., Сорокин С.Е., Сухарев Ю.П. Нейтронно-физические аспекты обоснования концепции быстрого реактора с открытым топливным циклом. // Атомная энергия. – 2014. – Т. 117. – № 4. – С. 183-188. DOI: https://doi.org/10.1007/s10512-015-9914-8
10. Помысухина А.Е., Сухарев Ю.П., Власичев Г.Н. Реактор на основе волны ядерного горения в U-Th-топливном цикле. // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – 2019. – № 2 (125). – С. 136-147.
11. Петров К.Г. Нейтронно-физическое обоснование концепции быстрого реактора типа «бегущей делительной волны»: диссертация магистра. – Н.Новгород, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2014.

реактор на бегущей волне топливоиспользование торий волна ядерного горения ядерная концентрация нуклидов глубина выгорания кампания

Ссылка для цитирования статьи: Помысухина А.Е., Сухарев Ю.П., Власичев Г.Н. Оценка нейтронно-физических характеристик быстрого реактора на бегущей волне в уран-плутониевом топливном цикле. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2020. – № 1. – С. 37-48. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2020.1.04 .