Гибридная реакторная установка «синтез-деление»: нейтронные исследования

08.12.2021 2021 - №04 Физика и техника ядерных реакторов

С.В. Беденко И.О. Луцик А.А. Матюшин С.Д. Полозков В.М. Шмаков Д.Г. Модестов В.В. Приходько А.В. Аржанников

https://doi.org/10.26583/npe.2021.4.03

Исследуются нейтронные характеристики рабочего состояния гибридного ядерно-термоядерного реактора. Реактор представляет собой установку, состоящую из модифицированной активной зоны высокотемпературного газоохлаждаемого ториевого реактора и протяженного плазменного источника нейтронов, пронизывающего приосевую область активной части установки. Предлагаемая установка имеет удобный для региональной энергетики уровень генерируемой мощности (60 – 100 МВт), приемлемые геометрические размеры и сравнительно низкий уровень радиоактивных отходов. В работе демонстрируются оптимизационные нейтронно-физические исследования, цель которых – нивелировать возникающие офсеты радиального поля энерговыделения, формирующиеся в объеме топливной части бланкета в процессе длительной эксплуатации и за счет импульсного режима работы плазменного источника D-T-нейтронов. Исследования выполнены путем совместного использования разработанных ранее моделей и прецизионного программного кода на основе метода Монте-Карло SERPENT 2.1.31. При моделировании использовались оцененные ядерные данные в поточечном представлении, конвертированные из библиотеки ENDF-B/VII.1, а также дополнительные данные для рассеяния нейтронов в графите из библиотеки ENDF-B/VII.0, основанные на формализме S(α, β).

Ссылки

1. South Korea’s ‘Artificial Sun’ Just Set a New World Record For High-Temperature Plasma. Электронный ресурс: https://www.sciencealert.com/south-korea-s-artificial-sun-just-set-a-new-world-record-for-high-temperature-plasma (дата доступа 11.08.2021).
2. Arzhannikov A., Bedenko S., Shmakov V. et al. 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. – Iss. 181. DOI: https://doi.org/10.1007/s41365-019-0707-y .
3. Arzhannikov A.V., Shmakov V.M., Modestov D.G. et al. Facility to study neutronic properties of a hybrid thorium reactor with a source of thermo-nuclear neutrons based on a magnetic trap. // Nuclear Engineering and Technology. – 2020. – Vol. 52. – No. 11. – PP. 2460-2470. DOI: https://doi.org/10.1016/j.net.2020.05.003 .
4. Prikhodko V.V., Arzhannikov A.V. Simulations of fusion neutron source based on the axially symmetric mirror trap for the thorium hybrid reactor. // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – Vol. 1647. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1647/1/012004 .
5. Аржанников А.В., Шаманин И.В., Беденко С.В. и др. 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 .
6. Yang W., Zeng Q., Chen C., et al. Shielding design and neutronics calculation of the GDT based fusion neutron source ALIANCE. // Fusion Engineering and Design. 2021. – Vol. 164. – 112221. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2020.112221 .
7. Bedenko S.V., Ghal-Eh 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. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.apradiso.2019.03.005 .
8. Bedenko Sergey, Karengin Alexander, Ghal-Eh Nima et al. Thermo-physical properties of dispersion nuclear fuel for a new-generation reactors: A computational approach. // AIP Conference Proceedings. – 2019. – Vol. 2101. – No. 1. DOI: https://doi.org/10.1063/1.5099594 .
9. Шаманин И.В., Беденко С.В., Чертков Ю.Б., Губайдулин И.М. Газоохлаждаемый ядерный реактор с ториевым топливом на основе топливного блока унифицированной конструкции. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2015. – № 3. – С. 124-134. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2015.3.13 .
10. Газодинамическая магнитная ловушка. Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН. Электронный ресурс: http://inp.nsk.su (дата доступа 11.08.2021).
11. Beklemishev A., Anikeev A., Astrelin V. et al. Novosibirsk Project of Gas-Dynamic Multiple-Mirror Trap. // Fusion Science and Technology. – 2013. – Vol. 63. – PP. 46-51. DOI: https://doi.org/10.13182/FST13-A16872 .
12. 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. – No. 1. – PP. 1-7. DOI: https://doi.org/10.13182/FST14-867 .
13. Leppaanen 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. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anucene.2014.08.024 .
14. Evaluated Nuclear Data Library Descriptions. – Nuclear Energy Agency. Электронный ресурс: https://oecd-nea.org/dbdata/data/nds_eval_libs.htm (дата доступа 11.08.2021).
15. SERPENT 1.1.0 thermal scattering libraries based on JEF-2.2, JEFF3.1, ENDF/B-VI.8 and ENDF/B-VII. Электронный ресурс: http://montecarlo.vtt.fi/download/SSS_THERMAL.pdf (дата доступа 11.08.2021).
16. Линник С.А., Гайдачук А.В., Шаманин И.В. Источник плазмы тлеющего разряда с эффектом полого катода для модификации свойств поверхности и нанесения покрытий. // Известия томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2011. – Т. 318. – C. 86-88.
17. Shamanin I.V., Chertkov Y.B., Bedenko S.V. et al. Neutronic properties of high temperature gas cooled reactors with thorium fuel. // Annals of Nuclear Energy. – 2018. – Vol. 113. – PP. 286-293. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anucene.2017.11.045 .

гибридная реакторная установка «синтез-деление» плазменный генератор D-T-нейтронов нейтронные исследования

Ссылка для цитирования статьи: Беденко С.В., Луцик И.О., Матюшин А.А., Полозков С.Д., Шмаков В.М., Модестов Д.Г., Приходько В.В., Аржанников А.В. Гибридная реакторная установка «синтез-деление»: нейтронные исследования. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2021. – № 4. – С. 31-42. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2021.4.03 .