Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Расчетные исследования замкнутого топливного цикла реактора типа ВВЭР-1200 на плутонии из отработавшего ядерного топлива

05.06.2024 2024 - №02 Моделирование процессов в объектах ядерной энергетики

К.А. Исанов В.В. Колесов В.В. Коробейников В.И. Усанов Е. С. Хныкина

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2024.2.15

УДК: 621.039.59

Проведен расчетный анализ возможности замыкания ядерного топливного цикла по плутонию в реакторе ВВЭР-1200. Определены и проанализированы основные факторы, формирующие необходимость вовлечения плутония в топливный цикл и замыкания топливного цикла. Для формирования топливной композиции рассматривались несколько источников плутония, а именно, плутоний из отработавшего топлива реакторов ВВЭР, БН и РБМК и плутоний высокого качества. Информация о запасах энергетического плутония различного происхождения, в том числе низкофонового плутония, была найдена в открытых опубликованных источниках. Определены качество каждого из видов плутония и их ценность в тепловом спектре реактора. Рассмотрены стратегии однократного, двукратного и многократного вовлечения плутония. Определены недостатки и преимущества каждого из рассматриваемых видов плутония. Определены время выхода на стационарный уровень по плутонию, доля плутония подпитки при выходе на стационарный уровень, потенциал использования плутония и т.д. Проведены оценки по времени выжигания каждого из видов плутония и экономии природного урана, а также предложен вариант дожигания плутония на примере замкнутого топливного цикла реактора ВВЭР-1200.

Ссылки

  1. Першуков В.А., Тихомиров Г.В. Замкнутый ядерный топливный цикл. // Энергетический вестник. – 2023. – No. 28. – С. 88 – 95. Электронный ресурс: https://cyberleninka.ru/article/n/zamknutyy-yadernyytoplivnyy-tsikl?ysclid=luv8lwik7e557306917 (дата доступа 12.11.2023).
  2. Алексеев П.Н., Алексеев С.В., Андрианова Е.А. Двухкомпонентная ядерная энергетическая система с тепловыми и быстрыми реакторами в замкнутом ядерном топливном цикле /Под ред. Н.Н. Пономарева-Степного. – М.: Техносфера, 2016. –160 с. Электронный ресурс: https://elib.biblioatom. ru/text/dvuhkomponentnaya-yadernaya-systema_2016/p0/ (дата доступа 13.11.2023).
  3. Стратегия развития атомной энергетики России в первой половине XXI в. Иллюстрация основных положений. – М.: ФГУП «ЦНИИАТОМИНФОРМ», 2001. – 65 с. Электронный ресурс: https://elib. biblioatom.ru/text/strategiya-atomnoy-energetiki-21-veka_2001/p0a/ (дата доступа 13.11.2023).
  4. Дынкин А.А., Арбатов А.Г., Барановский В.А. Ежегодник СИПРИ 2018. Вооружения, разоружения и военная безопасность. – М.: ИМЭМО РАН, 2019. – 752 с. DOI: https://doi.org/10.20542/978-5-9535-0557-4
  5. Андрианов А.А, Коробейников В.В., Поплавская Е.В., Рачкова Е.Н., Федорова Е.В. Оптимизационные исследования структуры ядерной энергетики России с реакторами на тепловых и быстрых нейтронах с использованием пакета MESSAGE. // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 2010. – No. 2. – С. 156 – 164. Электронный ресурс: https://static.nuclear-power-engineering.ru/journals/2010/02.pdf (дата доступа 15.11.2023).
  6. Федоров Ю.С., Бибичев Б.А., Зильберман Б.Я., Кудрявцев Е.Г. Использование регенерированного урана и плутония в тепловых реакторах. // Атомная энергия. – 2005. – Т. 99. – Вып. 2. – С. 136–141. Электронный ресурс: https://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/2440 (дата доступа 19.11.2023).
  7. Тузов А.А., Троянов В.М., Гулевич А.В., Гурская О.С., Декусар В.М., Мосеев А.Л., Симоненко В.А. К вопросу о начальном этапе замыкания ЯТЦ двухкомпонентной ядерной энергетики России. // Атомная энергия. – 2022. – Т. 133. – Вып. 2. – С. 71–76. Электронный ресурс: https://www.j-atomicenergy.ru/ index.php/ae/article/view/5219 (дата доступа 21.11.2023).
  8. Пономарев-Степной Н.Н. Двухкомпонентная ядерная энергетическая система с замкнутым ядерным топливным циклом на основе БН и ВВЭР. // Атомная энергия. – 2016. – Т. 120. – Вып. 4. – С. 183–191. Электронный ресурс: https://www.elibrary.ru/title_about_new.asp?id=7671 (дата доступа 21.11.2023).
  9. На Атомэкспо про сырьевое обеспечение ЯТЦ. // ATOMINFO.RU – электронное периодическое издание. 05.12.2022. Электронный ресурс: http://www.atominfo.ru/newsz05/a0788.htm (дата доступа 21.11.2023).
  10. Белов С.Б., Володин Д.А., Гроль А.В. и др. Влияние быстрого реактора на параметры материальных балансов легководного теплового реактора в контексте продуктового направления «Сбалансированный ядерный топливный цикл». // ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы. – 2022. – No 3. – С. 83–92. Электронный ресурс: https://vant.ippe.ru/images/pdf/2022/issue2022-3-83-92.pdf (дата доступа 21.11.2023).
  11. Алимов Ю.В., Галеева Н.М., Давыдов В.К., Жирнов А.П., Кузнецов П.Б., Рождественский И.М., Рождественский М.И. Перевод реакторов РБМК-1000 на регенерированное топливо с повышенным содержанием четных изотопов урана. // ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы. – 2020. – No. 3. – С. 63 – 67. — DOI: https://doi.org/10.55176/2414-1038-2020-3-63-67
  12. Реактор БН-800 полностью перешел на МОКС-топливо. // Страна Росатом. электронное периодическое издание. 09.09.2022. Электронный ресурс: https://strana-rosatom.ru/2022/09/09/reaktor-bn-800-polnostju-pereshel-na-moks/ (дата доступа 22.11.2023).
  13. Польшикова О.В. Топливо будущего: МОКС- И РЕМИКС-топливо. / Труды Международной научно-технической конф. молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова, посвященная 300-летию Российской академии наук. – Белгород, 2022. – С. 266–269. Электронный ресурс: https://elibrary.ru/item. asp?id=49247309 (дата доступа 23.11.2023).
  14. Казанян В.Т., Малыхин А.П., Войтецкая Е.Ф., Днепровская Н.М., Рубин И.Е., Тетерева Н.А. Предварительный анализ возможности применения РЕМИКС-топлива в реакторах ВВЭР-1200 Белорусской АЭС. // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук. – 2022. – Т. 67. – No 1. C. 57–64. DOI: https://doi.org/10.29235/1561-8358-2022-67-1-57-64
  15. Павловичев А. М., Павлов В.И., Семченков Ю.М., Кудрявцев Е.Г., Федоров Ю.С., Бибичев Б.А., Зильберман Б.Я. Нейтронно-физические характеристики активной зоны ВВЭР-1000 со 100%-ной загрузкой топливом из смеси регенерированного урана, плутония и обогащенного урана. // Атомная энергия. – 2008. – Т. 104. – Вып. 4. – С. 195 – 198. – Электронный ресурс: https://j-atomicenergy.ru/ index.php/ae/article/view/1772/1752 (дата доступа 23.11.2023).
  16. Павловичев A. M., Павлов В.И., Семченков Ю.М., Кудрявцев Е.Г., Федоров Ю.С., Бибичев Б.А. Нейтронно-физические характеристики активной зоны ВВЭР-1000 со 100%-ной загрузкой топливом из регенерированного урана и плутония. // Атомная энергия. – 2006. – Т. 101. – Вып. 6. – С. 407 – 413. Электронный ресурс: https://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/1941 (дата доступа 23.11.2023).
  17. Алексеев П.Н., Бобров Е.А., Чибиняев А.В., Теплов П.С., Дудников А.А. Многократный рецикл РЕМИКС-топлива при работе ВВЭР-1000 в замкнутом топливном цикле. // ВАНТ. Серия: Физика ядерных реакторов. – 2014. – No. 4. – С. 115 – 126. Электронный ресурс: https://elibrary.ru/thggmj?ysc lid=lt2r0gpueu442505335 (дата доступа 23.11.2023).
  18. Декусар В.М., Каграманян В.С., Калашников А.Г., Капранова Э.Н., Коробицын В.Е., Пузаков А.Ю. Анализ характеристик ремикс-топлива при многократном рецикле в реакторах ВВЭР. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2013. – No 4. – С. 109 – 117. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2013.4.14
  19. Адамов Е.О., Ганев И.Х., Лопаткин А.В., Муратов В.Г., Орлов В.В. Трансмутационный топливный цикл в крупномасштабной ядерной энергетике России. – М.: НИКИЭТ, 1999. – 273 с.
  20. Коробейников В.В., Колесов В.В., Каражелевская Ю.Е., Терехова А.М. Исследования возможности выжигания и трансмутации Am-241 в реакторе с америциевым топливом. Препринт ФЭИ-3284. – Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2018. – 14 с. Электронный ресурс: https://www.ippe.ru/images/publications/ preprints/2018/3284_korob.pdf (дата доступа 23.11.2023).

замкнутый ядерный топливный цикл МОКС-топливо плутоний отработавшее ядерное топливо стационарный топливный цикл

Ссылка для цитирования статьи: Исанов К.А., Колесов В.В., Коробейников В.В., Усанов В.И., Хныкина Е.С. Расчетные исследования замкнутого топливного цикла реактора типа ВВЭР-1200 на плутонии из отработавшего ядерного топлива. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2024. – № 2. – С. 185-201. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2024.2.15 .

Открыть PDF файл