Аналитическая зависимость глубины выгорания от обогащения перспективного топлива и параметров топливной кампании реакторов

25.09.2023 2023 - №03 Экономика ядерной энергетики

Е.В. Семёнов В.В. Харитонов

https://doi.org/10.26583/npe.2023.3.08

Работа посвящена определению аналитического выражения для оценки глубины выгорания ядерного топлива в зависимости от его обогащения, периодичности перегрузок, теплонапряженности и длительности периода времени между перегрузками топлива (кампании реактора) для разных типов реакторов на тепловых нейтронах. Полученные в работе аналитические выражения для глубины выгорания сравниваются с многочисленными нейтронно-физическими расчетами и экспериментальными данными разных авторов при обогащениях уранового топлива до 10%. Выполнены расчеты топливной составляющей стоимости электроэнергии АЭС с реакторами типа PWR и определена ее чувствительность к изменению глубины выгорания и обогащения топлива, периодичности его перегрузок, а также к рыночным ценам на природный уран, конверсию, обогащение, фабрикацию ТВС и обращение с ОЯТ.

Ссылки

1. Горохов А.К., Драгунов Ю.Г., Лунин Г.Л. Обоснование нейтронно-физической и радиационной частей проектов ВВЭР: монография. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. – 496 с. ISBN 5-94628-189-5.
2. Very High Burn-ups in Light Water Reactors. – OECD/NEA, 2006. – 138 р. ISBN 92-64-02303-8.
3. Categorization of used nuclear fuel inventory in support of a comprehensive national nuclear fuel cycle strategy. – Tennessee: Oak Ridge National Laboratory (ORNL), 2012. – 98 р.
4. Impact of High Burnup Uranium Oxide and Mixed Uranium–Plutonium Oxide Water Reactor Fuel on Spent Fuel Management. IAEA Nuclear Energy Series. No. NF-T-3.8. – Vienna: IAEA, 2011. – 99 р.
5. Jatuff F.E. High Burnup Fuel Technical and Economical Lessons Learned at SWISS Nuclear Power Plants / Proceedings of a Technical Meeting Held in Buenos Aires, 26–29 November 2013. – Vienna, IAEA, 2016. –PP. 125–138.
6. Семченков Ю., Павловичев А., Чибиняев А. Близость к сценарию. Перспективы эволюционного развития топлива ВВЭР // Атомная энергетика России. – 2011. – № 10. – С. 25–29.
7. Nuclear fuels. A Nuclear Energy Division Monograph. Commissariat а l’energie atomique, Paris, 2009. – 150 p.
8. Zhiwen Xu. Design Strategies for Optimizing High Burnup Fuel in Pressurized Water Reactors / Ph.D. dissertation // Massachusetts Institute of Technology, 2003. – 305 p.
9. Future of Nuclear Power. An Interdisciplinary MIT Study. – Massachusetts Institute of Technology, 2003. – 180 p. ISBN 0-615-12420-8.
10. Burns J.R., Hernandez R., Terrani R.A., Nelson A.T., Brown N.B. Reactor and fuel cycle performance of light water reactor fuel with 235U enrichments above 5%. // Annals of Nuclear Energy. – 2020. – № 142. – PP. 1–11. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anucene.2020.107423.
11. State-of-the-Art Report on Light Water Reactor Accident-Tolerant Fuels. – OECD/NEA, 2018. – 372 p.
12. Ian Younker, Massimiliano Fratoni. Neutronic and Economic Evaluation of Accident Tolerant Fuel Concepts for Light Water Reactor // Advances in Nuclear Fuel Management V (ANFM 2015). – Topical Meeting ANFM. – 2015. – P. 1-13.
13. Семенов Е.В., Харитонов В.В. Микроэкономика повышения безопасности АЭС на основе толерантного топлива // Микроэкономика. – 2021. – № 5. – С. 49-61. DOI: https://doi.org/10.33917/mic-5.100.2021.49-61.
14. Курындин А. В., Киркин А.М., Каримов А.З., Маковский С.В. О подходах к регулированию безопасности применения толерантного ядерного топлива // Ядерная и радиационная безопасность. – 2021. – № 4 (102). – C. 14–23.
15. Bin Zhang, Pengcheng Gao, Tao Xu, Miao Gui, Jianqiang Shan. Performance evaluation of Accident Tolerant Fuel under station blackout accident in PWR nuclear power plant by improved ISAA code // Nuclear Engineering and Technology. – 2022. –V. 54. – PP. 2475–2490. DOI: https://doi.org/10.1016/j.net.2022.01.024.
16. Глушков Е.С., Демин В. Е., Пономарев!Степной Н.Н, Хрулев A.A. Тепловыделение в ядерном реакторе. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 160 с.
17. Канальный ядерный реактор РБМК / Под ред. Ю.М. Черкашова. – ГУП НИКИЭТ, 2006. – 632 с.
18. Seung!Woo, Lee, Dong!Keun Cho, Jong!Won Choi, Heui!Joon Choi. Burnup and Source Term Analyses for a CANDU Spent Fuel // Transactions of the Korean Nuclear Society Autumn Meeting. – 2007. – P. 183–184.
19. Харитонов В.В., Косолапова Н.В., Ульянин Ю.А. Прогнозирование эффективности инвестиций в многоблочные электростанции // Вестник НИЯУ МИФИ. – 2018. – Т. 7. – № 6. – С. 545–562.
20. Годовые отчеты АО «Атомэнергопром» за 2011– 2021 гг. Электронный ресурс: https://atomenergoprom.ru/ru/invest/annual/ (дата доступа 16.04.2023).

АЭС глубина выгорания ядерного топлива обогащение периодичность перегрузки тепловыделяющих сборок кампания реактора топливная составляющая стоимости электроэнергии

Ссылка для цитирования статьи: Семенов Е.В., Харитонов В.В. Аналитическая зависимость глубины выгорания от обогащения перспективного топлива и параметров топливной кампании реакторов. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2023. – № 3. – С. 94-105. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2023.3.08 .