Математическое моделирование и оптимизация дожигания топлива при выводе из эксплуатации реактора РБМК

Для АЭС с реакторами типа РБМК ставится и решается физическая задача о выборе временного сдвига между остановами энергоблоков с целью максимального использования энергоресурса топлива реакторов, выводимых из эксплуатации. В основу математической модели при решении оптимизационной задачи положена точечная модель динамики распределения тепловыделяющей сборки (ТВС) по энерговыработкам (спектра ТВС), позволяющая прогнозировать изменение спектра ТВС во времени в работающем реакторе в зависимости от тактики подгрузки выгоревших ТВС из остановленного реактора. Показано, что оптимальное планирование сдвига между остановами энергоблоков позволяет сэкономить сотни «свежих ТВС» в зависимости от выбранной стратегии дожигания топлива. В работе исследуется сценарий, при котором один из реакторов остановлен, а второй продолжает работу в течение ограниченного времени.

Изучается возможность подгрузки топлива из первого реактора во второй с целью минимизации общего расхода свежих ТВС. Предлагаемый подход учитывает как физические, так и технологические ограничения. Приведены результаты численного моделирования, демонстрирующие эффективность предложенного алгоритма перераспределения топлива. Полученные данные могут быть использованы при планировании вывода энергоблоков из эксплуатации с целью повышения топливной эффективности и снижения затрат на закупку свежих ТВС.

1. Доллежаль Н.А., Емельянов И.Я. Канальный энергетический ядерный реактор. М.: Атомиздат, 1980.

2. Краюшкин А.В., Новиков В.Г., Федосов A.M., Ушпурас Е., Римкявичус С, Кривошеин Г.С. Оптимальное дожигание топлива 1-го энергоблока в реакторе 2-го энергоблока Игналинской станции // Физические проблемы топливных циклов ядерных реакторов. Материалы XIV семинара по проблемам физики реакторов. Москва, 4-8 сентября 2006 г. М.: МИФИ, 2006, С.100-102.

3. Канашов Б.А., Кузьмин И.В., Костюченко А.Н., Перепелкин С.О., Чесанов В.В. Оценка остаточного ресурса ТВС из остановленных энергоблоков РБМК-1000 для до-жигания на действующих энергоблоках АЭС // Сб. докладов X Международного фо-рума «Безопасность ядерных технологий: транспортирование радиоактивных мате-риалов – «Атомтранс-2015», С.-Петербург, 5-9 октября 2015 г..

4. Кузнецов В.М., Юрчевский Е.Б., Амерханов Р.А., Спиридонов В.П. Вопросы обеспече-ния безопасности и технические аспекты вывода из эксплуатации объектов использо-вания атомной энергетики // Энергосбережение и водоподготовка, 2022. № 2 (136). С. 57-69

5. Хомяков Д. Н., Меньшиков В. Ф. Снятие с эксплуатации энергоблоков АЭС // Сборник докладов Всероссийской конференции “Энергетика России в 21 веке: проблемы и научные основы устойчивого и безопасного развития”, 2000.

6. Загребаев А. М., Евстюхина Е. В., Ястребов А.С., Андреев М.Г. Математическое моде-лирование и стратегия использования остаточного ресурса расходомеров остановлен-ных энергоблоков РБМК в процессе вывода АЭС из эксплуатации // Вестник Нацио-нального исследовательского ядерного университета «МИФИ», 2025, Т. 14. № 2. С. 149 – 156.

7. Загребаев А.М., Залужная Г.А., Наумов В..И. Упрощенная математическая модель и реализация остаточного ресурса ядерного топлива при выводе из эксплуатации реак-тора типа РБМК // Атомная энергия, 2018. Т. 125. вып.5. С.255-258.

8. Федосов А.М. Оптимальное использование топлива при выводе АЭС с РБМК из экс-плуатации // Атомная энергия, 2007. Т.102, вып.5. С.284-290.