Математическое моделирование двухреакторных электроядерных систем

• Автор: Бзнуни, Сурик Араратович
• Шифр специальности: 05.13.18, 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 130 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Двухреакторные электроядерные системы. Одно-групповой

подход

1.1 Постановка задачи в одно-групповом приближении

1.2 Точность одно-группового подхода

Глава 2. Монте-карловское моделирование двухреакторных

электроядерных систем с бустером на обогащенном уране

2.1 Двухреакторные электроядерные системы на основе твордотвэлных 71 реакторов ВВЭР-1000 и СА^

2.1.1 Общие характеристики и математические модели систем

2.1.2 Метод расчета
2.1.3 Физическая интерпретация результатов моделирования
2.2 Двухреакторная электроядсрная система на основе жидкосолевого
реактора М8ВЇІ-1
2.2.1 Общая характеристика и математическая модель системы
2.2.2 Физическая интерпретация результатов моделирования
2.3 Обеспечение гарантированной подкритнчности (безопасности)
Глава 3. Программа ЬА ТТІСЕ для расчета параметров мишеней с
гетерогенной (решеточной) структурой
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Настоящая диссертация посвящена математическому моделированию двухреакторных электроядерных устройств (ЭлЯУ) с бустером на обогащенном уране, использующих в качестве основного реактора базовые энергетические реакторы ВВЭР-1000, САЫЭи-б и МБВК-ЮОО, а в качестве бустера - быстрый реактор БН-350, изучению их основных ядерно-физических характеристик и, в частности, выяснению условий гарантированной подкритичности, посредством математических экспериментов.
1. Назначение ЭлЯУ в решении проблем развитии крупномасштабной ядерной энергетики
Дальнейшее развитие ядерной энергетики не имеет альтернативы, как в плане целесообразности, так и в связи с возрастающими энергетическими потребностями развивающейся экономики. При этом следует учесть угрожающее накопление СОг в атмосфере в результате сжигания нарастающего количества углеводородного топлива (по оценкам экспертов МАГАТЭ, содержание СОг в атмосфере к 2010г. возрастет на 55%) грозящее глобальными экологическими катаклизмами (парниковый эффект). К этому надо добавить, что радиоактивность при выработке того же количества электроэнергии на электроядерных системах на порядок ниже по сравнению с тепловыми электростанциями, использующими уголь [1,2]. С другой стороны, явные экономические преимущества, получаемые странами с развитой ядерной энергетикой (самые низкие тарифы).
В целом, перспективы ядерной энергетики, с которыми напрямую связаны энергетическая независимость и обороноспособность страны, зависят от решения следующих основных задач [1,3-7]:

❖ повышение уровня безопасности с акцентированием на внутренне присущей (естественной) безопасности, самозащищенности на основе законах природы с детерминистическим исключением наиболее опасных аварий быстрого разгона, потери теплоносителя, пожаров, паровых и водородных взрывов с разрушением топлива и радиоактивными выбросами катастрофического уровня в окружающую среду во всех случаях, включая отказ технических систем безопасности и ошибки персонала, злонамеренные действия, стихийные бедствия, воздействие заряда обычных взрывчатых веществ (диверсия, террористическое и военное нападения) и непредвиденные процессы. При обычном подходе требуется нагромождения защитных и локализирующих систем, которые в некоторых случаях могут сами стать причинами аварий, и сложных доказательств безопасности с проведением большого объема расчетных и экспериментальных работ по недостоверно известным сценариям развития тяжелых аварий, созданием крупномасштабных стендов. Более того, вероятностный анализ безопасности, на результаты которого приходится в основном полагаться для доказательства безопасности установки, в первом подходе рассматривает отказы технических устройств и ошибки эксплутационного персонала как случайные события, вероятность которых из-за недостаточности статистических данных можно оценить лишь с большой неопределенностью. Малая вероятность не является исчерпывающим доказательством ни ее невозможности, ни того, что она может случиться не ранее чем тысячи или десятки тысяч лет. Кроме того, при злонамеренных действиях людей, возможность чего также следует учитывать, такие события будут не случайными, а заранее запрограммированными. Тогда выводы вероятностного анализа вообще теряют убедительность.
К* сокращение выхода долгоживущих радиотоксичных отходов и снижение их радиационной опасности посредством разработки эффективных методов

♦♦♦ Долгоживущая радиотоксичность при функционировании ядерной энергетики определяется радиотоксичностью долгоживущих продуктов деления, которая при постоянной мощности в течении I > 100 лет достигает равновесного
17 , 1 п
значения 2,4-10 л Н20/ГВт для открытого топливного цикла и 1,2-10 л Н20/ГВт для закрытого топливного цикла (технология МОХ ), что обусловлено в промежутке до 100 лет радиотоксичностью 908г, а в дальнейшем- !291, 99Тс, ^Ъх, 1268п, и радиотоксичностью актиноидов, если использовать данные о допустимой концентрации радионуклидов в воде, а при использовании критериев допустимой концентрации для воздуха - только радиотоксичностью актиноидов - Ат, Ыр, Ст.
❖ Через 100 лет после прекращения эксплуатации АЭС долгоживущая радиотоксичность, как по воздуху, так и по воде, будет обусловлена при открытым топливном цикле актиноидами, а при замкнутом топливном по цикле только Ыр, Ат и Ст, так как плутоний, содержащиеся в топливном цикле, сжигается как ядерное топливо в процессе вывода АЭС из эксплуатации. Таким образом, ядерные отходы можно разделить на три группы:
♦> Плутоний и минорные актиноиды с большими периодами полураспада, которые имеют высокую радитоксичность по причине доминирующего а распада. С точки зрения экологической безопасности они требуют трансмутации, которая, кстати, очень выгодна энергетически - деление образовавшихся 280кг плутония и младших актиноидов генерирует мощность 325,5 ГВт-сут.
*1* Долгоживущие продукты деления с периодом полураспада выше 1000 лет, которые распадаются 3-распадом: 798е, 90Хх, 99Тс, |07Рб, 1268п, 1291, 135Сз, для части которых (908г, 10611и, шСз, Шц Рс1) можно найти научно-техническое использование в разных сферах экономики, а остальная часть, в основном 1291, 99Т отправляется на трансмутацию..