Московский инженерно-физический институт (государственный университет) НЕЙТРОННО-ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЯЖЕЛОВОДНОГО РЕАКТОРА С РЕГУЛИРУЕМЫМ СПЕКТРОМ Увакин М.А., научный руководитель Савандер В.И.

Ранее была проведена работа по осуществлению спектрального регулирования при непрерывном смягчении спектра нейтронов: Модель ячейки: K эф = {1+ΔK эф →1→R↑→1+ΔK эф } Энергонапряженность: 30 КВт/л Запас реактивности: порядка 2% от величины K эф ; Основные результаты: - кампания суток; - глубина выгорания 144 из них 61% за счет воспроизводимого топлива. UO 2 D2OD2O

Проблемы: 1. Сложность технической реализации; 2. Слишком большие выгорания для циркония. Возможные решения: 1.Разбавлять D 2 O, добавляя H 2 O, следствие – физическая потеря тяжелой воды; 2.Создание канальной системы с пространственно разделенными замедлителем и теплоносителем, что позволяет изменять свойства замедлителя при постоянном теплосъеме.

Новая модель – блоки замедлителя с трубками: Модель ячейки: Трубки постепенно заполняются тяжелой водой, что приводит к смягчению спектра нейтронов; На расчетной модели задача реализуется путем увеличения ядерной концентрации D 2 O в зоне замедлителя. UO 2 D2OD2O

Основные результаты расчетов на модели со ступенчатым регулированием спектра нейтронов Запас реактивности: 10% от K эф : 6 ступеней по смягчению спектра; Кампания суток; Глубина выгорания 120 МВт·сут/кг. Щадящий режим: ограничение по глубине выгорания для Zr, пониженное обогащение; Запас реактивности 11% от K эф; 5 ступеней по смягчению спектра; Кампания 6400 суток; Глубина выгорания 70 МВт·сут/кг.

Гистограмма смягчения нейтронного спектра; Ф б и Ф т – интегральные значения потоков по двум группам.

Теоретическая модель выгорания ядерного топлива была построена на упрощенной системе уравнений изменения изотопного состава с эффективным осколком деления.

Преобразования уравнений: Математический вид итогового дифференциального уравнения:

Смысл решения: получение зависимости времени кампании от параметров ядерного топлива при загрузке и в процессе выгорания. Уравнение может быть решено: Методом последовательных аналитических приближений; Численно, на основе константной базы и интервала по времени. Решение – предмет дальнейших исследований.

Основные выводы: Рассмотрены различные способы регулирования спектра нейтронов в реакторе; Проведено изучение влияния способа регулирования спектра на нейтронно- физические характеристики реактора; Предложен вариант теоретического обоснования повышения эффективности эксплуатации ЯЭУ при осуществлении спектрального регулирования.