студент 4 курса, кафедра «Ядерные реакторы и установки»
4th year student, Department of Nuclear Reactors and Installations
старший преподаватель, кафедра «Ядерные реакторы и установки»
Senior lecturer, Department of Nuclear Reactors and Installations
студент 4 курса, кафедра «Ядерные реакторы и установки»
4th year student, Department of Nuclear Reactors and Installations
кандидат технических наук, доцент кафедры «Ядерные реакторы и установки»
Cand. Sci. (Engin), Associate Professor, Department of Nuclear Reactors and Installations
Представлена расчетная оценка нейтронно-физических характеристик активной зоны водо-водяного реактора с изменяющимся спектром нейтронов. Использован нейтронно-физический модуль ПС DESNA-7, предназначенный для трехмерного моделирования активной зоны в двухгрупповом покассетном приближении. Расчет нейтронно-физических сечений проводился в ПС САПФИР-95.1. Разработаны модели тепловыделяющих сборок (ТВС) с направляющими каналами под размещение поглощающих элементов или подвижных вытеснителей, формирующих две активные зоны с одинаковой тепловой мощностью и различными способами регулирования реактивности: борным и спектральным (с частичным борным). Для частичной компенсации избыточной реактивности применялись тепловыделяющие элементы с гадолинием (ТВЭГ) в виде Gd2О3 с концентрацией 5 % весовых. В качестве материала вытеснителей применен оксид урана UO2 (уран с природным содержанием U5). Рассмотренные два способа извлечения вытеснителей: линейное перемещение в процессе кампании и полное извлечение вытеснителей (неподвижных с начала кампании) на 326 сутки не приводят к существенному изменению критической концентрации борной кислоты. Показано, что применение спектрального регулирования позволяет снизить концентрацию борной кислоты в теплоносителе на 35 процентов. Показано, что коэффициенты реактивности по температуре топлива, теплоносителя, плотности теплоносителя увеличиваются по модулю в процессе кампании, сохраняя свой знак. Величина коэффициента реактивности по концентрации борной кислоты в первом контуре реактора, зависящая от водо-уранового отношения уменьшается по модулю. Максимальное значение коэффициента неравномерности энерговыделения по высоте активной зоны со спектральным регулированием составило 1,6. Рассмотрена возможность использования в качестве органов аварийной защиты поглощающих стержней, размещенных в направляющих каналах ТВС.
A calculated estimate of the neutron-physical characteristics of a light-water reactor core with a changing neutron spectrum is presented. The software tool DESNA-7 neutron physics module, designed for three-dimensional modelling of the core in a two-group approximation, is used. The calculation of the neutron-physical cross sections is carried out in the software tool SAPHIR-95.1. Fuel assembly models with guide channels for the placement of absorbing elements or mobile displacers is developed forming two cores with the same thermal power and different ways of regulating reactivity: boron and spectral (with partial boron). To compensate the excess reactivity partially, gadolinium fuel rods in the form of Gd2O3 with a concentration of 5% by weight are used. Uranium oxide with natural content of U5 is used as the material for the displacers. The two methods of displacer extraction are considered: linear displacement during the campaign and complete extraction of displacers (stationary from the beginning of the campaign) on day 326. They do not lead to a significant change in the critical concentration of boric acid. It is shown that the use of spectral regulation makes it possible to reduce the concentration of boric acid in the coolant by 35 percent. It is shown that the reactivity coefficients in terms of temperature of fuel and coolant, and density of coolant increase modulo during the campaign, maintaining their sign. The value of the reactivity coefficient for the concentration of boric acid in the first reactor circuit, depending on the water-uranium ratio, decreases modulo. The maximum value of the axial power peaking factor in the core with spectral regulation is 1.6. The possibility of using absorbing rods placed in the fuel assembly guide channels as emergency protection devices is considered.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.