Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Расчётное моделирование выжигания минорных актинидов в реакторе типа БН-600 с топливом без урана и плутония

23.09.2022 2022 - №03 Моделирование процессов в объектах ядерной энергетики

В.В. Коробейников В.В. Колесов И.А. Игнатьев

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2022.3.12

УДК: 621.039.5

Приведены результаты исследований по выжиганию минорных актинидов (МА), извлекаемых из ОЯТ тепловых реакторов, в реакторе типа БН-600, в котором вместо традиционных видов ядерного топлива – урана или (и) плутония – используется полный набор МА. Преимущества реализации такого подхода к выжиганию МА состоят в том, что при этом происходит утилизация долгоживущих отходов и производится энергия, которую можно использовать, например, для производства электричества. Кроме того, если использовать, например, реактор с урановым или МОХ-топливом для трансмутации, то кроме выжигания «чужих» минорных актинидов он дополнительно наработает «свои». В случае топлива из одних минорных актинидов он будет выжигать только «свои». Исследования показали, что такой реактор может быть эффективен только на быстрых нейтронах, что связано с особыми свойствами нейтронных сечений захвата и деления минорных актинидов по сравнению с традиционными топливными нуклидами. Результаты расчетов показали достаточно высокую скорость трансмутации и выжигания МА в реакторе с топливом из минорных актинидов.

Ссылки

  1. Salvatores M., Slessarev I., Uematsu M. A Global Physics Approach to Transmutation of Radioactive Nuclei. // Nuclear Science and Engineering. – 1994. – Vol. 116. – PP. 1-18. DOI: https://doi.org/10.13182/NSE94-A21476 .
  2. Bergelson B., Gerasimov A., Zaritskaya T., Kiselev G., Volovik A. Decay Heat Power and Radiotoxicity of Spent Uranium, Plutonium and Thorium Fuel at Long-Term Storage. / Proc. of the XVIII-th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 18) China, Beijing, August 7-12, 2005.
  3. Japan Atomic Energy Agency – Nuclear Data Center. Japanese Standard Library for Fast Breeder Reactors, Thermal Reactors, Fusion Neutronics and Shielding Calculations, and Other Applications (JENDL-4.0). JAEA-NDC, 2010. Электронный ресурс: https://wwwndc.jaea.go.jp/jendl/j40/j40.html (дата доступа 04.04.2022).
  4. OECD NEA. French R&D on the Partitioning and Transmutation of Long-Lived Radionuclides: An International Peer Review of the 2005 CEA Report. Papers: OECD Publishing, 2006.
  5. Oak Ridge National Laboratory. Preliminary Multicycle Transuranic Actinide Partitioning-Transmutation Studies. 2007. ORNL/TM-2007/24.
  6. Takaki Naoyuki. Neutronic Potential of Water Cooled Reactor with Actinide Closed Fuel Cycle. // Progress in Nuclear Energy. – 2000. – Vol. 37. – PP. 1-4. DOI: https://doi.org/10.1016/S0149-1970(00)00050-0.
  7. Kloosterman J.L. Multiple Recycling of Plutonium in Advanced PWRs. – Netherlands Energy Research Foundation (ECN), 1998.
  8. Youinou G. Plutonium Multirecycling in Standard PWRs Loaded with Evolutionary Fuels. // Nuclear Science and Engineering: the Journal of the American Nuclear Society. – 2005. – Vol. 151. DOI: https://doi.org/10.13182/NSE05-A2526 .
  9. Atomic Energy of Canada Limited (AECL). Scenarios for the Transmutation of Actinides in CANDU Reactors: Company Wide. – Ontario: AECL, 2010. CW-123700-CONF-010.
  10. Гулевич А.В., Елисеев В.А., Клинов Д.А., Коробейникова Л.В., Крячко М.В., Першуков В.А., Троянов В.М. Возможность выжигания америция в быстрых реакторах. // Атомная энергия. – 2020. – Т. 128. – Вып. 2. – C. 82-87. Электронный ресурс: https://www.j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/3150 (дата доступа 04.04.2022).
  11. Коробейников В.В., Колесов В.В., Каражелевская Ю.Е., Терехова А.М. Исследования возможности выжигания и трансмутации Am-241 в реакторе с америциевым топливом. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2019. – № 2. – С. 153-163. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2019.2.13
  12. Коробейников В.В., Колесов В.В., Каражелевская Ю.Е., Терехова А.М. Исследование возможности выжигания минорных актинидов в быстром реакторе с металлическим топливом на основе только минорных актинидов. // ВАНТ. Серия: Ядерные константы. – 2020. – Вып. 1. – С. 59-68. DOI: https://doi.org/10.55176/2414-1038-2020-1-59-68 .
  13. Ayodeji B. Alajo et al. Utilization of Transuranics as Fuel Component in VHTR Systems: The Back-end Considerations. / Proc. Global 2009, Paris, France, 6-11, September 2009.
  14. Technical Features to Enhance Proliferation Resistance of Nuclear Energy Systems. – IAEA, Vienna, 2010. Электронный ресурс: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1464_web.pdf (дата доступа 04.04.2022).
  15. IAEA Advisory Material for the IAEA Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material, Safety Guide No TS-G-1.1. – IAEA, Vienna, 2008. Электронный ресурс: https://www-pub.iaea.org/mtcd/publications/pdf/ pub1325_web.pdf (дата доступа 04.04.2022).
  16. Косякин Д.А., Коробейников В.В., Стогов В.Ю. Исследование зависимости эффективности трансмутации Am-241 от энергетической структуры плотности нейтронного потока. Препринт-3294 ГНЦ РФ – ФЭИ. – Обнинск: АО «ГНЦ РФ – ФЭИ», 2021. – 38 с.
  17. Szieberth M., Halasz M., Reiss T., Feher S.. Fuel Cycle Studies on minor actinide burning in gas cooled fast reactors. / Proc. of the XII-th Information Exchange Meeting «Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation». Prague, Czech Repubic, 24-27 September 2012.
  18. BN-600 MOX Core Benchmark Analysis Results from Phases 4 and 6 of a Coordinated Research Project on Updated Codes and Methods to Reduce the Calculational Uncertainties of the LMFR Reactivity Effects. IAEA-TECDOC-1700. – Vienna: IAEA, 2013.
  19. Leppanen Jaakko. PSG2/SERPENT – A Continious Energy Monte-Carlo Reactor Physics Burnup Calculation Code. – Helsinki: VTT Technical Research Centre of Finland, 2015. Электронный ресурс: URL:http://montecarlo.vtt.fi/download/Serpent_manual.pdf (дата доступа 04.04.2022).
  20. X-5 Monte Carlo Team. MCNP – A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Ver. 5, Vol. II: User’s Guide, Appendix B. April 2003, B-2. Электронный ресурс: https://mcnp.lanl.gov/pdf_files/la-ur-03-1987.pdf (дата доступа 04.04.2022).
  21. Santamarina A., Bernard D., Blaise P. et. al. The JEFF-3.1.1 Nuclear Data Library JEFF Report 22. Validation Results from JEF-2.2 to JEFF-3.1.1. ISBN 978-92-64-99074-6, OECD, 2009.

трансмутация минорные актиниды Am Np Cm выжигание минорных актинидов ядерный реактор на быстрых нейтронах спектр нейтронов плутоний ядерное топливо ОЯТ хранение ОЯТ биологическая опасность радиотоксичность

Ссылка для цитирования статьи: Коробейников В.В., Колесов В.В., Игнатьев И.А. Расчётное моделирование выжигания минорных актинидов в реакторе типа БН-600 с топливом без урана и плутония. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2022. – № 3. – С. 134-145. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2022.3.12 .

Открыть PDF файл