Оценка возможности крупномасштабной наработки 238Pu в энергетическом реакторе типа ВВЭР-1000

25.09.2023 2023 - №03 Моделирование процессов в объектах ядерной энергетики

А.Н. Шмелев Н.И. Гераскин В.А. Апсэ Г.Г. Куликов Е.Г. Куликов В.Б. Глебов

https://doi.org/10.26583/npe.2023.3.10

Приведены расчетные оценки принципиальной возможности крупномасштабной наработки ²³⁸Pu в активной зоне энергетического реактора типа ВВЭР-1000. Предлагается использовать Np-фракцию младших актинидов из состава трансурановых радиоактивных отходов в качестве стартового материала. Облучательное устройство с NpO2 -твэлами размещается в центре активной зоны реактора. Варьирование шага решетки NpO2-твэлов и окружение облучательного устройства слоем тяжелого замедлителя применяется с целью создания оптимальных спектральных условий для крупномасштабной (~ 3 кг/г.) наработки кондиционного плутония с требуемым изотопным составом (не менее 85% ²³⁸Pu и не более 2 ppm ²³⁶Pu). Плутоний такого изотопного состава пригоден для использования в качестве теплового источника в радиоизотопных термоэлектрических генераторах и в кардиостимуляторах. Показано, что расчетные масштабы наработки ²³⁸Pu в энергетическом реакторе типа ВВЭР значительно превосходят имеющиеся масштабы его наработки в исследовательских реакторах.

Ссылки

1. Пустовалов А.А., Гусев В.В., Панкин М.И., Сметанников В.П. Состояние, области применения и перспективы использования РИТЭГ на плутонии-238 для исследования планет Солнечной системы / Тезисы международной конференции «Ядерная энергетика в космосе-2005». – М.: НИКИЭТ, 2005. – С. 14.
2. Start-up Plan for Plutonium-238 Production for Radioisotope Power Systems. Электронный ресурс: https://www.energy.gov/sites/default/files/2015/09/f26/Final_Startup_Plan_for_ Plutonium238.pdf (дата доступа 20.07.2023).
3. Alexander Austin, Young H. Lee, Brian K. Bairstow. Nuclear and Emerging Technologies for Space. American Nuclear Society Topical Meeting Richland, WA, February 25-28, 2019.
4. Daily C.R., McDuffee J.L. Design studies for the optimization of 238 Pu production in NpO2 targets irradiated at the High Flux Isotope Reactor. Nuclear Technology. 2020, vol. 206, pp. 1182-1194; DOI: https://doi.org/10.1080/00295450.2019.1674594.
5. The VVER today: Evolution, Design, Safety. Электронный ресурс: https://www.rosatom.ru/ upload/iblock/0be/0be1220af25741375138ecd1afb18743.pdf (дата доступа 10.11.22).
6. Shmelev A.N., Geraskin N.I., Kulikov G.G., Kulikov E.G., Apse V.A., Glebov V.B. The problem of large-scale production of plutonium-238 for autonomous energy sources // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – V. 1689. Issue 111. Paper No. 012030; DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1689/1/012030.
7. Кузьмин А.М., Шмелев А.Н., Апсэ В.А. Моделирование физических процессов в энергетических ядерных реакторах на быстрых нейтронах. – М.: Издательский дом МЭИ, 2015.
8. Janis. Nuclear Energy Agency. Электронный ресурс: https://www.oecd-nea.org/jcms/pl_39910/janis (дата доступа 10.11.22).

238Pu радиоизотопные термоэлектрические генераторы облучательное устройство реакторы типа ВВЭР-1000

Ссылка для цитирования статьи: Шмелев А.Н., Гераскин Н.И., Апсэ В.А., Куликов Г.Г., Куликов Е.Г., Глебов В.Б. Оценка возможности крупномасштабной наработки 238Pu в энергетическом реакторе типа ВВЭР-1000. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2023. – № 3. – С. 118-126. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2023.3.10 .