Моделирование замкнутого внутреннего топливного цикла ядерного реактора

18.03.2021 2021 - №01 Топливный цикл и радиоактивные отходы

Ю.В. Дробышевский С.Н. Столбов И.М. Анфимов В.А. Варлачев С.П. Кобелева С.А. Некрасов Корженевский А.В.

https://doi.org/10.26583/npe.2021.1.10

Приводятся результаты натурных экспериментальных исследований, подтвердивших возможность эффективного управления потоками тепловых нейтронов, и получена их количественная оценка. Разработана теоретическая модель, позволяющая оценить количественно полученные эффекты.

Зафиксированный на реакторе эффект селективной сепарации тепловых нейтронов важен при разработке и конструировании реакторов нового поколения с глубоким выгоранием топлива. Исследована возможность формирования стационарных составов (режимов работы) с положительной реактивностью и максимально полной глубиной выгорания делящихся веществ при работе в широком спектре состава исходного топлива для реакторов с циркулирующим топливом при наличии в них тепловой и быстрой активных зон и зоны охлаждения для выдержки топливного состава. Инструментально оценена возможность работы таких реакторов без необходимости химического выделения промежуточных актинидов, таких как 233U и 239Pu. Тем самым показано, что возможен реактор с полностью замкнутым внутренним топливным циклом.

Ссылки

1. Дробышевский Ю.В., Столбов С.Н. Устройство для формирования направленного потока нейтронов. Патент RU № 1821818. – 1990 г.
2. Дробышевский Ю.В., Столбов С.Н. Способ получения энергии в процессе управляемого деления ядер и устройство для его осуществления. Патент RU № 2075116. – 1994 г.
3. Дробышевский Ю.В., Столбов. С.Н. Способ управляемого термоядерного синтеза и управляемый термоядерный реактор для его осуществления. Патент RU № 2056649. – 1992 г.
4. Гуревич И.И., Протасов В.П. Нейтронная физика. – М. Энергоатомиздат, 1997. – 416 с.
5. Власов Н.А. Нейтроны. – М.: Наука, 1971. – 551 с.
6. Игнатович В.К. Нейтронная оптика. – М.: Физматлит, 2006. – 335 с.
7. Анфимов И.М., Варлачев В.А., Дробышевский Ю.В. и др. Регистрация эффекта селективной сепарации тепловых нейтронов. // ВАНТ. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2018. – № 1. – С. 24-30.
8. Дробышевский Ю.В., Анфимов И.М., Варлачев В.А., Кобелева С.П., Некрасов С.А., Столбов С.Н. Анизотропные структуры для концентрации потоков тепловых нейтронов. // Приборы и техника эксперимента. – 2020. – № 1. – С. 1-6.
9. Drobyshevsky Yu.V., Anfimov I.M., Varlachev V.A., Kobeleva S.P., Nekrasov S.A., Stolbov S.N. Experimental Confirmation of a New Method for Selective Neutron Separation. // Nuclear Energy and Technology. – 2020. – № 6 (4). – PP. 235-241; DOI: https://doi.org/10.3897/nucet.6.60294 .
10. Дробышевский Ю.В., Анфимов И.М., Варлачев В.А., Кобелева С.П., Некрасов С.А., Столбов С.Н. Экспериментальное подтверждение селективной сепарации нейтронов. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2020. – № 3. – PP. 148-159; DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2020.3.15 .
11. Варлачев В.А., Зенков А.Г. Солодовников Е.С. Особенности нейтронно-трансмутационного легирования кремния на исследовательских реакторах. // Известия вузов. Физика. – 1998. – № 4. – С. 210-215.
12. Dugan E.T., Kahook S.D. Static and Dynamic Neutronic Analysis of a Burst-Mode, Multiple-Cavity Gas Core Reactor, Rankine Cycle Space Power System. // Nuclear Technology. – 1993. – No. 2. – PP. 79-92. – La Grande Park, IL, US.
13. Горбачев В.М., Замятин Ю.С., Лобов А.А. Взаимодействие излучений с ядрами тяжелых элементов и деление ядер. Справочник. – М.: Атомиздат, 1976. – 464 с.
14. Герасимов А.С., Зарицкая Т.С. Рудик А.П. Справочник по образованию нуклидов в ядерных реакторах. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 575 с.
15. Kikoin I.K., Dmitrievsky V.A., Grigoriev Y.Y., Bubovsky B.G., Kersnovsky S.V. Experimental Reactor with Gaseous Fissionable Substans (UF6). // Proc. of the II-nd Intern. Conf. on the Peasefull Uses of Atomic Energy. – Geneva, 1958. – Vol. 2. – 528 p.
16. Новиков В.М., Слесарев И.С., Алексеев П.Н., Игнатьев В.В., Субботин С.А. Ядерные реакторы повышенной безопасности (анализ концептуальных разработок). – М.: Энергоатомиздат, 1993. – 384 с.
17. Дробышевский Ю.В., Столбов. С.Н. Исследование долговременной динамики топливной смеси в ядерном реакторе с циркулирующим топливом. Электронный ресурс: http://systemwork.ucoz.ru/_ld/0/12___.pdf (дата доступа 20.09.2020).
18. Bukharin O. Understanding Russia’s Uranium Enrichment Complex. // Science and Global Security. – 2004. – Vol. 12. – PP. 193-218.
19. Costs and Risks of Depleted Uranium from Proposed Enrichment Facility. // Science for Democratic Action. – 2005. – Vol. 13. – No. 2.
20. Дробышевский Ю.В., Дунилин В.М., Волков Г.Г., Столбов С.Н. Реакторные нейтрино, структура нейтрона и геометрия пространства-времени. // Известия института инженерной физики. – 2017. – № 3 (45). – С. 17-29.
21. Varlachev V.A., Solodovnikov E.S. A Thermal Neutron Detector Based on Single-Crystalline Silicon. // Instruments and Experimental Techniques. – 2009. – Vol. 52. – No. 3. – PP. 342-344.
22. Дробышевский Ю.В., Столбов С.Н., Некрасов С.А., Петров Г.Н., Прохоров А.К. Способ и устройство для нейтронного легирования вещества. Патент RU № 2514943. – 2012 г.

замкнутый внутренний топливный цикл управление потоком нейтронов эффект селективной сепарации тепловых нейтронов ЗФС – замедляюще-фокусирующая структура углубление выгорания топлива

Ссылка для цитирования статьи: Дробышевский Ю.В., Столбов С.Н., Анфимов И.М., Варлачев В.А., Кобелева С.П., Некрасов С.А., Корженевский А.В. Моделирование замкнутого внутреннего топливного цикла ядерного реактора. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2021. – № 1. – С. 108-121. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2021.1.10 .