студент
Student
старший преподаватель
Senior lecturer
кандидат физ.-мат. наук, доцент
Cand. Sci. (Phys. and Math)
Для увеличения длительности эксплуатации твэлов в ядерном реакторе необходимо создать запас предельного срока службы топливных и конструкционных материалов. В данной работе на примере элементарной ячейки реактора ВВЭР-1200 в бесконечной размножающей среде рассмотрены различные способы снижения радиальной неравномерности выгорания твэлов путем перераспределения делящихся ядер (профилирования): для проведения профилирования топливная таблетка разбивалась на различное количество концентрических слоев, обогащения которых варьировались при сохранении суммарного числа делящихся ядер в топливной таблетке на начало топливной кампании. В ПК Serpent 2 выполнены нейтронно-физические расчеты соответствующих моделей, после чего было проведено сравнение полученных для них характеристик: коэффициента размножения нейтронов в бесконечной среде, среднего темпа потери реактивности, доли запаздывающих нейтронов на начало кампании, радиальных распределений выгораний и энерговыделений (в различные моменты времени), изменения эффектов реактивности после профилирования. Результатом данной работы является подобранный оптимальный метод снижения выгорания на периферии топливной таблетки за счет повышения обогащения в центральной части топливной таблетки и, как следствие, более равномерный профиль выгорания в целом по таблетке. Показано, что в результате проведенных преобразований не происходит изменения нейтронно-физических характеристик. Возможная проблема при использовании указанного метода профилирования может состоять в возрастании температуры периферийного слоя в результате значительного возрастания энерговыделения в нем с течением топливной кампании.
It is necessary to create a reserve of the maximum service life of fuel and structural materials to increase the service life of fuel rods in a nuclear reactor. This paper considers various methods of reducing the radial unevenness of fuel element burnup by redistributing fissionable nuclei (profiling) using the example of the unit cell of the VVER-1200 reactor in the infinite breeding medium. The fuel pellet is divided into a different number of concentric layers to be profiled, the enrichment of the layers varis while maintaining the total number of fissile nuclei in the fuel pellet at the beginning of the fuel campaign. In the Serpent 2 PC, neutron physics calculations of the corresponding models are performed, after that the characteristics obtained for them are compared: the infinite multiplication factor, the average rate of reactivity loss, the proportion of delayed neutrons at the beginning of the campaign, radial burnup profile and energy release distributions (at different time points), and changes in reactivity effects after profiling. The result of this work is a selected optimal method to reduce burnup on the fuel pellet periphery by increasing enrichment in the central part of the fuel pellet and, as a result, a more uniform burnup profile in the whole of the tablet. The research shows that there is no change in the neutron-physical characteristics as a result of the transformations carried out. A possible problem when using this profiling method may be an increase in the peripheral layer temperature as a result of a significant increase in energy release in it during the fuel campaign.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.