ORNL - расчёты ATF по SCALE

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 30.08.2020

Окриджская национальная лаборатория (США) выпустила в июне 2020 года отчёт ORNL/TM-2019/1400, посвящённый оценке различных нейтронно-физических параметров толерантного (ATF) топлива при помощи ячеечной программы SCALE.

Отчёт во-многом носит внутренний характер, но некоторые результаты из него могут быть интересны и более широкой аудитории.

Константная составляющая

В таблице ниже перечислены выбранные для анализа в отчёте варианты ATF-топлива.

Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра

В одной из глав отчёта приводятся результаты расчётов константной составляющей погрешности для K_эфф для свежего топлива.

Для реакторов PWR константная составляющая возросла незначительно, примерно на 30 pcm. Если для референтного варианта (стандартное урановое топливо) оценка погрешности составляла 544 pcm, то для варианта с топливом U₃Si₂ она составила 571 pcm (прирост обусловлен более жёстким спектром нейтронов в реакторе с таким топливом).

Основной вклад в константную составляющую погрешности для K_эфф в PWR с ATF-топливом вносят всё те же изотопы, что и для PWR со стандартным топливом - а именно, изотопы урана 235 и 238.

Для реакторов BWR константная составляющая осталась практически неизменной для ATF-топлива с хромовым покрытием (614 pcm для стандартного топлива и 616 pcm для ATF с хромовым покрытием).

А вот при переходе на оболочки из фехраля константная составляющая выросла почти на 50 pcm, до 661 pcm. Важно отметить, что к числу изотопов, точность знания констант которых влияет на погрешность расчёта K_эфф, в варианте с фехралевыми оболочками добавился ⁵⁶Fe.

Расчёты с фехралем

Отдельная глава отчёта посвящена нейтронно-физическому анализу ATF-топлива для реакторов BWR с оболочками из FeCrAl.

На рисунке ниже показаны зависимости K_∞ от выгорания для кассеты BWR со стандартным топливом и с топливом с оболочками из фехраля. Видно, что переход на фехраль значительно ухудшает размножающие свойства среды - потеря в критичности составляет примерно 470 pcm для свежего топлива и примерно 390 pcm для топлива, достигшего глубокого выгорания.

Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра

Описание ячейки, выбранной для сравнительных расчётов

На следующем графике показано влияние на K_∞ повышения обогащения в топливе с фехралевыми оболочками. Рассмотрены варианты с повышением обогащения на 5, 10 и 50%, что соответствует наиболее высокому обогащению в кассете 5,15%, 5,39% и 7,35%.

Видно, что повышение обогащения даже на 10% не позволяет приблизиться к значениям K_∞ на конец расчётного цикла (80 ГВт×сут/т в данной серии расчётов). Достичь этого удастся при повышении обогащения примерно на 25%.

Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра

На следующем графике демонстрируются эффекты от утонения оболочки твэла. В расчётах использовалась оболочка с уменьшенной на 50% толщиной, а также был рассмотрен комбинированный вариант - уменьшенная на 50% толщина оболочки и увеличенное на 10% обогащение.

Вывод, сделанный авторами отчёта таков. Использование фехраля в качестве материала для оболочек твэлов в толерантном топливе потребует внесения значительных изменений в проект ТВС - либо применение более тонких оболочек, либо повышение обогащения топлива, либо комбинация из этих изменений.

Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра

Выгорание оболочек

Отдельная глава отчёта посвящена оценке влияния на критичность выгорания материалов оболочки твэлов.

Для стандартного уранового топлива данным эффектом в нейтронно-физических расчётах обычно пренебрегают, однако для ATF-топлива его значимость необходимо установить.

Хороший вывод, сделанный из сравнительных расчётов - для толерантного топлива эффект выгорания материалов оболочки также оказался пренебрежимо малым, хотя и чуть большим, чем для стандартного топлива.

Для стандартного уранового топлива аккуратно посчитанный эффект для K_∞ составил 12 pcm для PWR и 10 pcm для BWR. Для топлива с хромовым покрытием (PWR) эффект составил 24 pcm, для топлива с фехралевыми оболочками (BWR) - 33 pcm.

Во всех случаях имеется в виду изменение K_∞ за счёт выгорания материалов оболочки от 0 до 60 ГВт×сут/т.

Ключевые слова: Толерантное топливо, США, Статьи, ORNL

---

Другие новости:

На Ленинградской АЭС внедрена технология дожигания топлива с остановленных энергоблоков

Позволит сэкономить около 1000 свежих ТВС.

Китай отказался от сотрудничества с "TerraPower"

Два СП закрыты.

Глава Росатома Лихачёв за 2019 год задекларировал 74,5 млн рублей дохода

Это следует из материалов, опубликованных на сайте госкорпорации.

---

---

---

---

Поиск по сайту: