vestnikmephiВестник НИЯУ МИФИVestnik natsional'nogo issledovatel'skogo yadernogo universiteta "MIFI"2304-487XNational Research Nuclear University "MEPhI"10.1134/S2304487X19030027vestnikmephi-21Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКАTECHNICAL PHYSICSСравнение влияния выгорающих поглотителей (Gd и Eu) на нейтронно-физические характеристики ТВС реакторов ВВЭР-1000Comparison of the Effect of Burnable Absorbers (Gd and Eu) on the Neutron-Physical Characteristics of VVER-1000 Fuel AssembliesАбу СондосМ. А.Abu SondosM. A.

115409

Москва

115409

Moscow

MAbusondos@mephi.ruДеминВ. М.DeminV. M.

115409

Москва

115409

Moscow

СавандерВ. И.SavanderV. I.

115409

Москва

115409

Moscow

Национальный исследовательский ядерный университет ”МИФИ”РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian Federation20190602202383199205Copyright © Абу Сондос М.А., Демин В.М., Савандер В.И., 20232023Абу Сондос М.А., Демин В.М., Савандер В.И.Abu Sondos M.A., Demin V.M., Savander V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnikmephi.elpub.ru/jour/article/view/21

Рассматривается задача об использовании выгорающих поглотителей (ВП) в реакторах типа ВВЭР для снижения объема жидкостного регулирования избыточного запаса реактивности при выгорании топлива. Использование выгорающих поглотителей (ВП) таких, как Gd2O3 и Eu2O3 в ядерном топливе оказывает положительное влияние на ядерный топливный цикл легководных реакторов PWR (ВВЭР-1000) и BWR (РБМК). Их использование приводит к увеличению продолжительности кампании и некоторым другим положительным свойствам, описанным ниже. Но, с другой стороны, присутствие выгорающих поглотителей в топливе приводит к ухудшению равномерности поля энерговыделения и ряду других негативных свойств. Проводятся изложенные в литературе исследования для снижения этих отрицательных результатов [3–7]. Одним из предлагаемых технических решений является изменение структуры размещения гадолиния в твэлах [5]. В настоящей работе проведено исследование влияния размещения выгорающих поглотителей (Gd2O3 и Eu2O3) на изменение нейтронно-физических характеристик ядерного топлива реакторов ВВЭР-1000: бесконечного коэффициента размножения нейтронов (К∞), коэффициента неравномерности распределения энерговыделения и накопления изотопов в зависимости от глубины выгорания.

 The problem of using burnable absorbers in VVER reactors to reduce the volume of liquid regulation of excess fuel burnup reactivity has been considered. The use of burnable absorbers such as Gd2O3 and Eu2O3 in nuclear fuel has a positive effect on the nuclear fuel cycle of light-water reactors PWR (VVER-1000) and BWR (RBMK) and leads to an increase in the duration of the campaign and some other positive properties. However, the presence of burnable absorbers in fuel simultaneously deteriorates the uniformity of the energy field and a number of other negative properties. Previous studies of the possibility of reducing these negative results have been presented. One of the proposed technical solutions is to change the structure of gadolinium placement in fuel rods. In this work, the influence of the placement of burnable absorbers (Gd2O3 and Eu2O3) on the neutron-physical characteristics of nuclear fuel of VVER-1000 reactors has been studied. These characteristics are the infinite neutron multiplication factor, the coefficient of uneven distribution of energy release, and the accumulation of isotopes depending on the burnup.

ТВЭГSerpentTBCВВЭР-1000выгорающий поглотительEu2O3Gd2O3коэффициент неравномерности распределения энерговыделенияTVEGSerpentFAVVER-1000burnable absorbersEu2O3Gd2O3coefficient of uneven distribution of energyReferencesЛи, Ж.. Нейтронозахватной крест измерений раздел <sup>151, 153</sup>ЕС через пару C<sub>6</sub>D<sub>6</sub> детекторы [Текст] / Ж. Ли [и др.] – С. 1046–1057. – Получено 14 октября 2016, принято 23 мая 2017, опубликовано онлайн: 17 июля 2017. – URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00223131.2017.1344575 (дата обращения: 10. 11. 2018).Jaehong Lee, Jun-ichi Hori, Ken Nakajima, Tadafumi Sano & Samyol Lee. Neutron capture cross section measurements of 151, 153 Eu using a pair of C6D6 detectors. P. 1046–1057 | URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00223131.2017.1344575 Received 14 Oct 2016, Accepted 23 May 2017, Published online: 17 Jul 2017.Выгорающие Поглотители – Выгорающие Яды. Адрес: URL: https://www.nuclear-power.com/nuclear-power-plant/nuclear-fuel/burnable-absorbers-burnable-poisons. (Дата обращения 21.01.2018).Burnable Absorbers – Burnable Poisons. URL: https://www.nuclear-power.com/nuclear-power-plant/nuclear-fuel/burnable-absorbers-burnable-poisons. (Accessed 21. 01. 2018).Стогов Ю. В. Перспективные технологии использования оксидного уран-гадолиниевого топлива в легководных реакторах [Текст] / Ю. В. Стогов [и др.] // Материалы XIV семинара по проблемам физики реакторов. – Москва : МИФИ, 2006. – С. 45–47.Stogov Yu. V., Belousov N. I. Savander V. I. et al. Perspektivnye tekhnologii ispol`zovaniya oksidnogo uran-gadolinievogo topliva v legkovodnykh reaktorax [Promising Technologies for the Use of Uranium-Gadolinium Oxide Fuel in Light-Water Reactors]. Materialy` XIV seminara po problemam fiziki reaktorov [Proceedings of the XIV Seminar on Reactor Physics]. Moscow: MEPhI. 2006. P. 45–47 (in Russian).Балистайри Д. Исследование UО<sub>2</sub>/Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub> топливной смеси [Текст] / Д. Балистайри // МАГАТЭ-TecDoc-1036. – Вена (Австрия). – 1998. – С. 63–72.Balestieri D. Issledovanie UO<sub>2</sub>/Gd2O3 toplivnoj smesi. IAEA-TECDOC-1036. Vienna (Austria). 1998. P. 63–72.Ермолин В. С. О размещении гадолиния в центральном отверстии твэлов водо-водяных реакторов [Текст] / В. С. Ермолин, В. С. Окунев // Физико-технические проблемы ядерной энергетики // Научная сессия МИФИ-2008. – С. 101–102.Ermolin V. S., Okunev V. S. O razmeshchenii gadoliniya v central`nom otverstii tvelov vodo-vodyany`kh reaktorov [Placement of Gadolinium in the Central Opening of Water–Water Reactor Fuel Rods]. Fiziko-tekhnicheskie problemy yadernoj energeti [Physical and Technical Problems of Nuclear Power Engineering]. Nauchnaya sessiya MIFI [Scientific Session of ME-PhI]. 2008. P. 101–102 (in Russian).Бергельсон Б. Р. Глубина выгорания ядерного топлива ВВЭР с разными поглотителями [Текст] / Б. Р. Бергельсон [и др.] // Атомная энергия. – Т. 109. – Вып. 4. – Октябрь 2010. – С. 240–245.Bergelson B., Belonog V., Gerasimov A. et al. Glubina vygoraniya yadernogo topliva VVER s raznymi poglotitelyami [Depth of Burn-Up of WWER Nuclear Fuel with Different Absorbers]. Atomnaya energiya [Atomic Energy]. V. 109. Vol. 4. October 2010. P. 240–245 (in Russian).Абдельгафар Галахом А. Исследование возможности использования сплава европия и Пирекса в качестве сжигаемого поглотителя в PWR [Текст] / А. Абдельгафар Галахом // Анналы ядерной энергии. – Т. 110. – Декабрь 2017. – С. 1127–1133.Abdelghafar Galahom A. Issledovanie vozmozhnosti ispol`zovaniya splava evropiya i Pireksa v kachestve szhigaemogo poglotitelya v PWR [Study of Possibility of Europium and Pyrex Alloy Using as Burnable Absorber in PWR]. Annaly yadernoj energii [Annals of Nuclear Energy]. V. 110. December 2017. P. 1127–1133 (in Russian).Липаннен Дж. SERPENT – код расчета выгорания физики реактора Монте-Карло с непрерывной энергией [Текст] / Дж. Липаннен ; Центр технических исследований VTT Финляндии. – 18. 06. 2015.Leppänen J. SERPENT – a Continuous-energy Monte Carlo Reactor Physics Burnup Calculation Code. VTT Technical Research Centre of Finland. (June 18, 2015).Новак О. “ВВЭР 1000 Хмельницкий бенчмарк-анализ, рассчитанный Serpent2” / Ондрей Новак [и др.] // Анналы ядерной энергетики. – 110 (2017). – 948–957.Ondrej Novak, Ondrej Chvala, Nicholas P. et al. “VVER 1000 Khmelnitskiy benchmark analysis calculated by Serpent2”. Annals of Nuclear Energy 110 (2017). P. 948–957.Ядерное топливо для реакторов ВВЭР. URL: http://www.tvel.ru/wps/wcm/connect/tvel/tvelsite/resources/9a8c448042df8fd7a492b7b2cb3f9f43/Nuclear-Fuel_RUS_2017.pdf. (Дата обращения 21. 01. 2018).Nuclear fuel for VVER reactors. URL: http://www.tvel.ru/was/otklucheny/podklyuchenie/tel/tvel-site/resursov/9a8c448042df8fd7a492b7b2cb3f9f43/Nucle-arFuel_RUS_2017.pdf. (Accessed 21. 01. 2018).Чедвик М. Б. ENDF/B-VII.1 ядерные данные для науки и техники: сечения, ковариации, выходы продуктов деления и данные распада [Текст] / М. Б. Чедвик [и др.] // Листы данных. – 112. – 2011. – С. 2887–2996. doi: 10.1016/j.nds.2011.11.002.Chadwick M. B., et al. ENDF/B-VII.1 nuclear data for science and technology: cross sections, covariances, fission product yields and decay data. Nucl. Data Sheets, 112 (2011). Р. 2887–2996 doi: 10.1016/j.nds.2011.11.002.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.