Динамика энерговыделения в активной зоне ядерного реактора c внутренним протяженным импульсно-периодическим источником нейтронов на основе магнитной ловушки

09.07.2020 2020 - №02 Физика и техника ядерных реакторов

И.В. Шаманин С.В. Беденко В.М. Шмаков Д.Г. Модестов В.В. Кнышев И.О. Луцик С.Д. Полозков

https://doi.org/10.26583/npe.2020.2.02

Исследуются особенности пространственной кинетики инновационной гибридной ядерной энергетической установки с протяженным источником нейтронов на основе магнитной ловушки. Исследуемая установка «синтез-деление» включает в себя реакторную установку, активная зона которой состоит из сборки торий-плутониевых топливных блоков реактора ВГТРУ унифицированной конструкции и длинной магнитной ловушки, которая пронизывает приосевую область активной зоны. В основу инженерного решения по плазменному генератору нейтронов положена разработанная в Новосибирском Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН реально действующая газодинамическая магнитная ловушка на основе источника термоядерных нейтронов (Gas Dynamic Trap based on Fusion Neutron Source – GDT-FNS). В исследуемой конфигурации гибридной установки высокотемпературный плазменный шнур GDT-FNS образуется в импульсно-периодическом режиме, и при определенной скважности следует ожидать образование расходящейся от осевой части системы «волны» деления, распространяющейся по объему сборки топливных блоков в корреляции по времени с импульсным источником быстрых D-D-нейтронов. В этих условиях возникает необходимость исследования процесса распространения «волны» деления и, соответственно, формирования распределения энерговыделения в объеме бланкета установки. В работе выполнены исследования стационарных и пространственно-временных характеристик нейтронных потоков и динамики энерговыделения установки. Моделирование стационарных нейтронно-физических характеристик и пространственно-временного распространения «волны» деления выполнено по программному комплексу PRIZMA, разработанному в ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ им. академика Е.И. Забабахина».

Ссылки

1. ArzhannikovA., BedenkoS., ShmakovV.,KnyshevV., LutsikI., PrikhodkoV., ShamaninI. Gas-cooled thorium reactor at various fuel loadings and its modification by a plasma source of extra neutrons. // Nuclear Science and Techniques. – 2019. – Vol. 30. – No. 181. – PP. 1-11.
2. Аржанников А.В., Шаманин И.В., Беденко С.В., Кнышев В.В., Луцик И.О., Приходько В.В., Шаманин И.В.Гибридная ториевая реакторная установка с источником термоядерных нейтронов на основе магнитной ловушки. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2019. – № 2. – С. 43-54. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2019.2.04 .
3. Shamanin I.V., Chertkov Y.B., Bedenko S.V., Mendoza O., Knyshev V.V., Grachev V.M. Neutronic properties of high-temperature gas-cooled reactors with thorium fuel. // Annals of Nuclear Energy. – 2018. – Vol. 113. – PP. 286-293.
4. Bedenko S.V., GhalEh N., Lutsik I.O., Shamanin I.V. A fuel for generation IV nuclear energy system: Isotopic composition and radiation characteristics. // Applied Radiation and Isotopes – 2019. – Vol.147. – PP. 189-196.
5. Yurov D.V., Anikeev A.V., Bagryansky P.A., Brednikhin S.A., Frolov S.A., Lezhnin S.I., Prikhodko V.V.Parameters optimization in a hybrid system with a gas dynamic trap-based neutron source. // Fusion Engineering and Design – 2012. – Vol. 87. – PP. 1684-1692.
6. Beklemishev A., Anikeev A., Astrelin V. et al. Novosibirsk Project of Gas-Dynamic Multiple- Mirror Trap. // Fusion Science and Technology. – 2013. – Vol. 63(1T). – PP. 46-51.
7. Anikeev A.V., Bagryansky P.A., Beklemishev A.D. et al. The GDT Experiment: Status and Recent Progress in Plasma Parameters. // Fusion Science and Technology. – 2015. – Vol. 68 (1). – PP. 1-7.
8. Bagryansky P., Chen Z., Kotelnikov I. et al. Development strategy for steady-state fusion volumetric neutron source based on the gas-dynamic trap. // NuclearFusion. 2020. – Vol. 60. – No. 036005.– PP. 1-15.
9. Arzhannikov A.V., Anikeev A.B., Beklemishev A.D. et al. Subcritical Assembly with Thermonuclear Neutron Source as Device for Studies of Neutron-physical Characteristics of Thorium Fuel. // AIP Conference Proceedings. – 2016. – Vol. 1771. – No. 090004.–PP. 1-5.
10. Kandiev Y.Z., Kashaeva E.A., Khatuntsev K.E.PRIZMA status. // AnnalsofNuclear Energy. – 2015. – Vol. 82. – PP. 116-120.
11. Nuclear Energy Agency. Электронный ресурс: https://oecd-nea.org/dbdata/data/nds_eval_libs.htm (дата доступа 03.03.2020).
12. Velasquez C.E., Pereira C., Veloso M.A.F., Costa A.L., Barros G. de P. Fusion-Fission Hybrid Systems for Transmutation. // Journal of Fusion Energy. – 2016. –Vol. 35. – PP. 505-512.
13. Simonen T.C., Moir R.W., Molvik A.W., Ryutov D.D. A 14MeV fusion neutron source for material and blanket development and fission fuel production. // NuclearFusion.– 2013. – Vol. 53. – No. 063002. – PP. 1-5.
14. Gudowski W., Arzhanov V., Broeders C. et al. Review of the European project – Impact of Accelerator-Based Technologies on nuclear fission safety (IABAT). // Progress in Nuclear Energy. – 2001. Vol. 38 (1-2). – PP. 135-151.
15. Shmelev A.N., Kulikov G.G., Kurnaev V.A. et al. Hybrid Fusion-fission Reactor with a Thorium Blanket: it’s Potential in the Fuel Cycle of Nuclear Reactors. // Physics of Atomic Nuclei. – 2015. – Vol. 78. – PP. 1100-1111.
16. Knastera J., Arbeiter F., Carac P.E et al. IFMIF, the European-Japanese efforts under the Broader Approach agreement towards a Li(d,xn) neutron source: Current status and future options. // Nuclear Materials and Energy. – 2016. Vol. 8. – PP. 46-54.
17. Moir R.W., Martovetsky N.N., Molvik A.W., Ryutov Dimitri and Simonen T.C. Mirror-based hybrids of recent design. // AIP Conference Proceedings. – 2012. – Vol. 1442. – PP. 43-54.

«волна» деления плазменный импульсно-периодический генератор D-D-нейтронов гибридный реактор «синтез-деление»

Ссылка для цитирования статьи: Шаманин И.В., Беденко С.В., Шмаков В.М., Модестов Д.Г., Кнышев В.В., Луцик И.О., Полозков С.Д. Динамика энерговыделения в активной зоне ядерного реактора c внутренним протяженным импульсно-периодическим источником нейтронов на основе магнитной ловушки. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2020. – № 2. – С. 17-26. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2020.2.02 .