Сравнение влияния выгорающих поглотителей (Gd и Eu) на нейтронно-физические характеристики ТВС реакторов ВВЭР-1000

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.

1. Ли, Ж.. Нейтронозахватной крест измерений раздел ^{151, 153}ЕС через пару C₆D₆ 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).

2. 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).

3. 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.

4. Балистайри Д. Исследование UО₂/Gd₂O₃ топливной смеси [Текст] / Д. Балистайри // МАГАТЭ-TecDoc-1036. – Вена (Австрия). – 1998. – С. 63–72.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Липаннен Дж. SERPENT – код расчета выгорания физики реактора Монте-Карло с непрерывной энергией [Текст] / Дж. Липаннен ; Центр технических исследований VTT Финляндии. – 18. 06. 2015.

9. Новак О. “ВВЭР 1000 Хмельницкий бенчмарк-анализ, рассчитанный Serpent2” / Ондрей Новак [и др.] // Анналы ядерной энергетики. – 110 (2017). – 948–957.

10. 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).

11. 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.