Использование выгорающих поглотителей в реакторах типа ВВЭР

• Автор: Аль Давахра Сааду
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

ГЛАВА 1. АДАПТАЦИЯ ОДНОМЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ К АНАЛИЗУ ТОПЛИВНЫХ ЦИКЛОВ ВВЭР

1.1. Точечная модель реактивности.

1.1.1. Линейная модель реактивности

1.1.2. Нелинейная модель реактивности

1.2. Модель непрерывного движения топлива.

1.2.1. Смешанные перегрузки топлива

1.2.2. Перегрузки с дробной кратностью.

ГЛАВА 2. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТНОГО АНАЛИЗА РАЗЛИЧНЫХ МОДИФИКАЦИЙ ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА ВВЭР ПО УПРОЩЕННЫМ
МОДЕЛЯМ
2.1. Расчетный анализ на основе модели непрерывной перегрузки.
2.1.1. Сопоставление результатов одномерного и трехмерного расчета по программу ПРОСТОР.
2.1.2. Расчет глубины выгорания и коэффициента неравномерности без выгорающего поглотителя
2.1.3. Расчет распределения энерговыделения реактора без выгорающего поглотителя
2.1.4. Расчет глубины выгорания и коэффициента неравномерности с выгорающим поглотителем
2.1.5. Расчет распределения энерговыдслсния реактора с выгорающим поглотителем.
2.1.6. Перегрузки с дробной кратностью.
2.1.7. Влияние формы зависимости на параметры установившегося режима перегрузки топлива
2.2. Расчетный анализ на основе модели точечной реактивности
2.2.1. Влияние формы зависимости рВ на параметры установившегося режима перегрузки топлива
2.2.2. Перегрузка реактора ВВЭР с низкой утечкой II II.
2.2.3. Увеличение кампании реактора ВВЭР
2.2.4. Основные выводы об использовании выгорающего поглотителя на основе точечной модели реактивности.
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НЕЙТРОННОФИЗИЧЕСКИХ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВС С
ГРАНУЛИРОВАННЫМ ВЫГОРАЮЩИМ ПОГЛОТИТЕЛЕМ
3.1. Применение выгорающих поглотителей.
3.2. Гомогенное и гетерогенное размещение выгорающего поглотителя в твэгах
3.3. Методика расчета пространственноэнергетического распределения нейтронов в твэгах с гранулированным поглотителем.
3.3.1. Использование метода вероятностей первых столкновений для расчета одномерных ячеек реакторов
3.3.2. Полиячсечная модель решетки ТВС
3.3.3. Полиячейки со смешанной геометрией.
3.3.4. Расчетная модель ТВС реактора ВВЭР с твэгами
3.3.5. Расчет альбедных матриц
ГЛАВА 4. СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГОМОГЕННОГО И ГЕТЕРОГЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫГОРАЮЩИХ
ПОГЛОТИТЕЛЕЙ В ТВЭГАХ
4.1. Влияние способа размещения выгорающего поглотителя па форму
зависимости коэффициента размножения от выгорания топлива
4.1.1. Описание свойства выгорающего поглотителя для гомогенного размещения всОз в твэге
4.1.2. Зависимость коэффициента размножения от выгорания для разных содержаний гадолиния в твэге гомогенное размещение
4.1.3. Описание свойства выгорающего поглотителя для гетерогенного размещения Об2Оз в твэге
4.1.4. Зависимость коэффициента размножения от выгорания для разных содержаний гадолиния в твэге гетерогенное размещение
4.1.5. Зависимость критической концентрации бора от времени для гомогенного и гетерогенного размещения гадолиния
4.2. Расчет энерговыделения и температурного распределения в твэги.
4.3. Методика расчета распределения температуры в твэгах.
4.4. Использование других элементов в качестве выгорающих поглотителей.
4.5. Использование обогащенных выгорающих поглотителей
4.5.1. Обогащенный гадолиний по изотопу ,Сс1
4.5.2. Обогащенный эрбий по изотопу 7Ег
4.6. Остаточная реактивность
4.7. Оценка коэффициентов реактивности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Таким образом, сдвиг спектра в область более высоких энергий приводит к повышению поглощения в Ег, то есть в присутствии эрбия появляется дополнительная отрицательная составляющая в эффекте обезвоживания. Расчетные исследования показали , что величина и положение резонанса Ег на энергетической оси являются оптимальными для использования этого элемента в урановом топливе РБМК. По своим физикохимическим свойствам эрбий довольно близок к ранее освоенному в качестве выгорающего поглотителя гадолинию. Стоимость эрбия также близка к стоимости гадолиния. Добавление 0,5 кг Ег3 в ТВС практически не изменяет еб стоимость. Эрбиевые присадки добавлялись к топливу VV реакторов в США с длительностью кампании около двух лет . У эрбия сечение поглощения тепловых нейтронов на два порядка ниже, чем у гадолиния, до энергий0,1 эВ. При энергиях нейтронов 0,1 эВ сечение поглощения эрбия начинает расти, а сечение гадолиния продолжает падать с ещб большей скоростью. Значения сечений сравниваются при энергии нейтронов 0,4 эВ. Таким образом, если по какимлибо причинам средняя энергия нейтронов начинает расти например, увеличение энерговыделения в активной зоне реактора и, как следствие, разогрев замедлителя и снижение его плотности, то эрбий может выступать в роли отрицательной обратной связи с увеличением энергии нейтронов их поглощение эрбием возрастает, и энерговыделение в активной зоне снижается. В этой связи при энергиях нейтронов в указанном диапазоне использование эрбия в качестве поглощающей нейтроны выгорающей присадки к топливу может оказаться предпочтительней гадолиниевой присадки для выравнивания реактивности. С целью эффективной саморегулировки реакгивности топлива в широком диапазоне энергий нейтронов предлагается использование комбинированных гадолинийэрбисвых присадок . Кадмий был одним из первых элементов, поглощающих нейтроны, использованных в стержнях СУЗ на заре ядерной энергетики. В пятидесятые годы им заполнялось абсолютное большинство таких стержней. Сс1 бари. Кадмий имеет 8 стабильных изотопов. В их числе и изотоп С1, который стабильным можно назвать лишь условно, так как на самом деле он радиоактивен, однако его период полураспада 9. Ст ему право считаться практически стабильным. Этот изотоп примечателен тем, что именно 1 обуславливает поглощение нейтронов кадмием. Его сечение стп 1,3С1 0 бари и содержание в природном кадмии ,2 . Однако позднее кадмию пришлось уступить ведущую роль другим поглотителям нейтронов, скорее всего изза чрезвычайно редкой распространенности в земной коре 1,. На смену кадмию пришел бор, не взаимодействующий с кислородом, водой, кислотами и щелочами. И хотя сечение поглощения тепловых нейтронов природным бором оп В бари, его более высокая распространенность в земной коре 5. С и С и возможностью использования в теплоносителе позволили ему вытеснить кадмий, несмотря на сложность получения, относительно чистого металла , , 1. Перспективным для ядерной энергетики может оказаться самарий . Природный самарий состоит из семи изотопов с массовыми числами 4, 7, 8, 9, 0, 2 самый распространенный изотоп и 4. Самарий7 альфа активен, период его полураспада м лет. По величине сечения поглощения тепловых нейтронов, оп Бш бари, самарий уступает только гадолинию, причем его изотоп ,8т уступает по сечению только двум изотопам гадолиния, оп 9Бт 0 барн. Керамические материалы, в которые входит окись самария, стали использовать в качестве защитных материалов в рсакторостроении. Следует отметить, что изотоп ат является одним из осколков деления урана реакторным ядом, препятствующим развитию цепных реакций и даже способным погасить их. Для реакторов на быстрых нейтронах ,8ш не опасен, так как они его ядрами не захватываются . Последний редкоземельный элемент цериевой подгруппы европий входит в число наиболее сильных поглотителей тепловых нейтронов , о Ей барн. Этот элемент интересен тем, что его природные изотопы 1Ен и 3Еи, поглощая нейтроны, превращаются в изотопы, у которых почти так же велико сечение захвата тепловых нейтронов ,. В России во Всероссийском научноисследовательском институте неорганических материалов имени академика Л.