Нейтронно-физическое обоснование защищенности уран-плутониевого топливного цикла от несанкционированного распространения делящихся материалов

• Автор: Филимонов, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ВЕРИФИКАЦИЯ И ВАЛИДАЦИЯ РАСЧЕТНОГО КОДА

1.1. Характеристика расчетного комплекса 5.0

1.2. Валидация на классических критических экспериментах

1.2.1. Расчет на критику IV, , i .

1.2.2. Расчет времени жизни мгновенных нейтронов

1.3. Валидация на экспериментах с замещением.

1.3.1. Расчет критической массы нептуния эксперимент с замещением

1.4. Верификация и валидация на бенчмарках по выгоранию

1.4.1. Контрольный модуль I. Анализ V2бенчмарка

1.4.2. Контрольный модуль . Анализ МОХ бенчмарка
1.5. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОВЕДЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТОПЛИВНЫХ КОМПОЗИЦИЙ ПРИ ГЛУБОКИХ ВЫГОРАНИЯХ.
2.1. Методология проведения расчетов поверхностных эффектов выгорания
2.1.1. Подготовка пространственной модели.
2.1.2. Подготовка блокированных констант в iслое.
2.1.3. Задание истории облучения топлива
2.1.4. Подготовка входного файла
2.1.5. Валидация на экспериментах по радиальному распределению Ри и
2.2. МОДЕЛИРОВАНИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЭФФЕКТОВ ВЫГОРАНИЯ X И МОХТОПЛИВ.
2.2.1. 2, обогащение 4,
2.2.2. 2, обогащение
2.2.3. 2, обогащение
2.2.4. МОХ топливо
2.2.5. Сравнение моделей
2.3. Эффект нептуниевого допинга.
2.3.1. Денатурация плутония.
2.3.2. Снижение iэффекта.
2.4. Выводы к Главе 2.
ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ ЗАЩИЩЕННОСТИ ТОПЛИВНЫХ КОМПОЗИЦИЙ.
3.1. Определение привлекательности критерия защищенности топливных композиций
3.2. Применение критерия привлекательность к анализу защищенности топливных композиций.
3.2.1. Эффект массы.
3.2.2. Эффекты тепловыделения и нейтронного источника.
3.3. Выводы к Главе 3.
ГЛАВА 4. 4 ПОДХОД К ПЛАНИРОВАНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ КРИТИЧЕСКОЙ МАССЫ
4.1. Анализ чувствительности в программном комплексе 5.0
4.2. Определение минимальной массы 4и для эксперимента с замещением.
4.3. Выводы к Главе 4
ГЛАВА 5. ФОРМИРОВАНИЕ ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА С ПОВЫШЕННОЙ ЗАЩИЩЕННОСТЬЮ НА ОСНОВЕ НЕРАЗДЕЛЕННОЙ УРАН ПЛУТОНИЕВОЙ ФРАКЦИЕЙ И ТОРИЕВОГО ДОПИНГА.
5.1. Моделирование совместного рецикла и Ри
5.2. Анализ защищенности.
5.3. Эффект ториевого допинга
5.4. Эффект нептуниевого допинга.
5.5. Выводы к Главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Для достижения этой цели необходимым является увеличение глубины выгорания топлива, что, в свою очередь, снижает объемы переработки топлива в расчете на единицу произведенной энергии и, в некоторой степени, может скомпенсировать увеличение стоимости переработки при создании радиационного барьера. В реакторах с тепловым и эпитепловым спектрами, минорные актиниды могут способствовать созданию изотопного радиационного барьера для плутония и радиационного барьера для самих себя (увеличение нейтронной и гамма дозы от трансплутониев). Способность минорных актинидов влиять на увеличение глубины выгорания, наряду с созданием барьеров против распространения ядерных материалов, может поменять взгляды на их приоритетную трансмутацию и их деление в быстром спектре может оказаться не очень привлекательным. Может быть даже поставлен вопрос об интенсификации их накопления с последующим использованием в долгоживущих активных зонах []. В связи с вышесказанным, исследование гомогенного рецикла в тепловых реакторах с точки зрения повышения барьеров нераспространения представляет собой актуальную проблему, поиску решения которой и посвящена данная диссертация. Основным инструментом исследования является компьютерный комплекс SCALE 5. ИАТЭ и RSICC (Radiation Safety Information Computational Center, Национальная лаборатория «Оук Ридж», США). Целью данной работы является концептуальная проработка вопросов защищенности топлива для водо-водяных реакторов на основе неразделенной уран-плутониевой фракции с допингом тория. Проведение верификации и валидации расчетного инструмента (программный комплекс SCALE 5. Разработка концепции оценки защищенности топливных композиций (критерий «attractiveness»). Разработка расчетной процедуры учета неоднородности выгорания топлива в твэле («пт»-эффект). Определение состава топлива с внутренними свойствами защищенности от несанкционированного распространения. Np в урановом топливе. Критерий оценки защищенности топливных композиций, основанный на нейтронно-физических характеристиках делящихся материалов, позволяющий сформулировать рекомендации по повышению устойчивости к несанкционированному распространению перспективных топливных композиций. Способ снижения локальной глубины выгорания в периферийной области топливной таблетки реактора с водой под давлением, за счет допинга 5% 7Np в уран-оксидном топливе. Обоснование уран-оксидной топливной композиции с допингом 1% 2Th и 1% 7Np, обеспечивающей повышение свойств внутренней защищенности от несанкционированного распространения для реакторов типа ВВЭР. SCALE 5. Обоснованность и достоверность основных результатов и выводов базируются на использовании общепринятых методик и моделей, на согласованности результатов расчетов с экспериментальными данными и результатами, полученными в расчетах по программам KENO, TRITON и ORIGEN-S из программного комплекса SCALE 5. Результаты работы докладывались на нижеперечисленных международных, всероссийских и отраслевых конференциях и семинарах. XIV семинар по проблемам физики реакторов «Физические проблемы топливных циклов ядерных реакторов. Волга-», Москва, г. IV Курчатовская молодежная научная школа, Москва, г. X Международная научная конференция студентов и молодых специалистов «Полярное сияние », Санкт-Петербург, г. X Международная конференция «Безопасность АЭС и подготовка кадров», Обнинск, г. Международное совещание по проблемам нераспространения ядерных материалов, Обнинск, , гг. Международная конференция «GLOBAL », Париж, г. Научная сессия НИЯУ МИФИ-, Москва, г. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе в 2 статьях в реферируемом российском журнале, в 1 докладе, опубликованном в материалах международной конференции GLOBAL’, в 6 тезисах докладов на российских и международных конференциях, семинарах и совещаниях. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Основной текст диссертации изложен на 3 страницах. Диссертация содержит рисунков, таблиц и список литературы из наименования. В Главе 1. Верификация и валидация расчетного кода SCALE 5. SCALE 5. ENDF/B-V, изложены принципы организации взаимодействия контрольных и функциональных модулей.