Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Методика разработки бенчмарков для нейтронно-физических расчетов характеристик реакторов Generation IV

27.03.2026 2026 - №01 Моделирование процессов в объектах ядерной энергетики

Г.В. Тихомиров М.Ю. Терновых А.А. Рыжков А.С. Герасимов

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2026.1.12

УДК: 621.039.52s

Представлен бенчмарк для нейтронно-физических расчетов характеристик быстрого реактора со свинцовым теплоносителем и смешанным нитридным уран-плутониевым топливом. Предложена методика разработки адаптированных тестовых задач для пополнения открытой базы данных нейтронно-физических бенчмарков с доступным полным описанием задачи. Формулировка бенчмарка основана на концептуальной расчетной модели без излишней детализации элементов конструкции, что снижает число ошибок при подготовке исходных данных. Описывается технология разработки бенчмарка с равновесным составом ядерного топлива с минимальным запасом реактивности на выгорание на основании существующих концепций дизайна реактора для расширения кросс-верификационной базы быстрых реакторов. Предлагаемая активная зона содержит топливо в трех подзонах с твэлами, имеющими различную высоту топливного столба. При этом обеспечиваются упрощение конструкции активной зоны, отрицательный пустотный эффект реактивности и эффективное выравнивание энерговыделения по ее радиусу. Такая тестовая задача в процедуре верификации и валидации расчетных кодов может быть полезна для начального этапа верификации и поиска ошибок программирования. Приводятся сравнительные результаты расчетов бенчмарка с данными ENDF/B-VII.1 и БНАБ-РФ, которые могут послужить первоначальным ориентиром для потенциальных пользователей тестовой задачи. Отмечаются образовательный аспект работы и перспектива создания системы вычислительных тестовых задач для инновационных реакторов на быстрых нейтронах.

Ссылки

  1. Адамов Е.О., Иванов В.К., Мочалов Ю.С. и др. К вопросу о различных подходах к национальной стратегии развития ядерной энергетики. Атомная энергия. 2022;132(3):131–141. EDN WGBPZH. URL: https://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/5164 (дата обращения 09.09.2025).
  2. Слесарев И.С., Адамов Е.О., Леонов В.Н., Рачков В.И., Орлов А.И. Основные положения естественной безопасности ЯЭУ пятого поколения. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2021:1:122–132. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2021.1.11
  3. Transient and accident analysis of a BN-800 type LMFR with near zero void effect, IAEA-TEC-DOC-1139, 2000. URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/te_1139_prn.pdf (датаобращения 09.09.2025).
  4. BN-600 Hybrid Core Benchmark Analysis, IAEA-TECDOC-1623, 2010. URL: www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/te_1623_web.pdf (дата обращения 09.09.2025).
  5. BN-600 MOX Core Benchmark Analysis, IAEA-TECDOC-1700, 2013. URL: www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/TE-1700_web.pdf (дата обращения 09.09.2025).
  6. Белов С.Б., Киселев А.В., Марова Е.В. и др. Результаты верификации программ расчета нейтронно-физических характеристик активной зоны реактора типа БН-1200. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2014;4:66–76. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22905474 (дата обращения 09.09.2025).
  7. Березнев В.П., Колташев Д.А., Шурыгин Р.Е. Кросс-верификация нейтронно-физических кодов CORNER и MCU-FR на моделях перспективных реакторов на быстрых нейтронах. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2023;1:132–143. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2023.1.11
  8. Леонов В.Н., Лопаткин А.В., Родина Е.А., Чернобровкин Ю.В. Активная зона реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем, твэл и тепловыделяющая сборка для ее создания. Патент РФ № 2549829 C1, МПК G21C 1/00. № 2014103266/07, заявл. 31.01.2014, опубл. 27.04.2015. EDN KNJXYK.
  9. Леонов В.Н., Лопаткин А.В., Родина Е.А., Чернобровкин Ю.В. Активная зона, твэл и тепловыделяющая сборка реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем. Патент РФ № 2549371 C1, МПК G21C 3/32. № 2014103268/07, заявл. 31.01.2014, опубл. 27.04.2015. EDN HHHNXA.
  10. Tikhomirov G., Ternovykh M., Khomyakov Y., Suslov I. Independent Testing of New Generation Codes of the «Proryv» Project. Nuclear Engineering and Design. 2021;384:111497. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2021.111497
  11. Ternovykh M.Y., Bogdanova E.V. Testing the multigroup, group and subgroup options of the CONSYST/ABBN-RF system on criticality calculations of fast reactor models with MNUP fuel. Journal of Physics: Conference Series. 2020;1689:012059. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1689/1/012059
  12. Ternovykh M., Tikhomirov G., Khomyakov Y., Suslov I. Determination of equilibrium fuel composition for fast reactor in closed fuel cycle. EPJ Web of Conferences. 2017;153:07034. DOI: https://doi.org/10.1051/epjconf/201715307034
  13. Ryzhkov A.A., Tikhomirov G.V., Ternovykh M.Yu. A review of the current nuclear data performance assessments in advanced nuclear reactor systems. Annals of Nuclear Energy. 2025;212:110806. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anucene.2024.110806
  14. Chereshkov D.G., Ternovykh M.Yu., Tikhomirov G.V., Ryzhkov A.A. Nuclear data uncertainty on generation IV fast reactors criticality calculations analysis comparison. Nuclear Energy and Technology. 2023;9:157–162. DOI: https://doi.org/10.3897/nucet.9.111919
  15. Рыжков А.А., Тихомиров Г.В., Терновых М.Ю., Герасимов А.С. Оценка технологических неопределенностей с использованием чувствительности к ядерным данным. Атомная энергия. 2023;135(3–4):162–165. URL: https://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/5342 (дата обращения 09.09.2025).

бенчмарк активная зона ступенчатое распределение топлива быстрый реактор свинцовый теплоноситель

Ссылка для цитирования статьи: Тихомиров Г.В., Терновых М.Ю., Рыжков А.А., Герасимов А.С. Методика разработки бенчмарков для нейтронно-физических расчетов характеристик реакторов Generation IV. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2026. – № 1. – С. 144-159. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2026.1.12 .

Открыть PDF файл