Сравнение традиционной и нетрадиционной цепочек в резонансном спектре нейтронов

Наконец, рассмотрим эффективность использования нетрадиционной цепочки (^23|Ра —> ²³²U —> ²³³U) в топливной решетке с низкой плотностью легководного теплоносителя, характерной для реактора ВВЭР СКД (0.1 г/см³), когда устанавливается еще более жесткий спектр нейтронов. Влияние доли ²³¹ Ра в топливной композиции на выгорание топлива представлено на рис. 5.9.

Рис. 5.9. Влияние введения ^23|Ра на выгорание топлива (у_т/" = 0.1 г/см³).

Можно видеть, что при существенной доле ²³¹ Ра в топливной композиции (например 13%) коэффициент размножения нейтронов в течение первой половины кампании возрастает, т. е. размножающие свойства топлива улучшаются. Более жесткий спектр нейтронов в ВВЭР СКД, способствующий улучшению размножающих.

свойств нуклидов, приводит к тому, что при заданной топливной композиции достижимое выгорание превосходит соответствующую величину, характерную для топливной решетки с плотностью теплоносителя реактора ВВЭР — у_т/н = 0.72 г/см³ (рис. 5.4).

Увеличим долю делящегося нуклида до такого уровня, что даже при полном замещении ««Th на «Ра коэффициент размножения нейтронов на начало кампании составил бы величину не менее единицы (рис. 5.10). Кроме того, рассмотрим возможность использования в качестве делящегося нуклида ²³⁵U вместо ²³³U для достижения сверхглубокого выгорания (рис. 5.11).

Рис. 5.10. Достижение сверхглубокого выгорания при использовании топлива на основе ²³³U и ^23|Ра (у_х/н = 0.1 г/см³).

При сравнении рис. 5.10 и 5.11 (плотность теплоносителя у_т/н = 0.1 г/см³) с аналогичными зависимостями, представленными на рис. 5.4, 5.5 и 5.6 (для у_т/" = 0.72 г/см³) обратим внимание на следующее. Улучшение размножающих свойств нуклидов в более жестком спектре нейтронов приводит к существенному выбегу коэффициента размножения нейтронов в середине кампании (примерно до величины 1.3), что, в принципе, является нежелательным моментом, поскольку данный избыток реактивности необходимо компенсировать.

Рис. 5.11. Достижение сверхглубокого выгорания при использовании топлива на основе ²³⁵U и ²³¹Ра (у_х/н = 0.1 г/см³).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

К ГЛАВЕ 5

• 5.1. Савелий Моисеевич Фейнберг. Выдающиеся ученые Курчатовского института / Под ред. В. А. Сидоренко. М.: РНЦ КИ. 2011.
• 5.2. Физические величины. Справочник / Под ред. И. С. Григорьева и Е. З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991.
• 5.3. Salvatores М., Slessarev I. and Uematsu М. A Global Physics Approach to Transmutation of Radioactive Nuclei // Nuclear Science and Engineering. 1994. Vol. 116. P. 1−18.

• 5.4. Hove W., Beauwens R., Gorgemans J., Giot M. and Donnet G. Supercritical Light Water Reactor (SCLWR) with Intermediate Heat Exchanger (IHX) // Proceedings of 12^th International Conference on Emerging Nuclear Energy Systems (ICENES'2005). Brussels, Belgium, 2005. On CD-ROM.
• 5.5. Уолтер А., Рейнольдс А. Реакторы-размножители на быстрых нейтронах. М.: Энергоатомиздат, 1986.
• 5.6. US NRC, SCALE 4.3: A Modular Code for Performing Standardized Computer Analysis for Lisenzing Evaluation.