ВЫЖИГАНИЕ АКТИНИДОВ И ПРОДУКТОВ ДЕЛЕНИЯ В БЫСТРЫХ РЕАКТОРАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОБЛУЧАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

И. В. Бурьевский, А. В. Тихомиров.
Государственный научный центр Российской Федерации Физико?Энергетический Институт имени академика А.И. Лейпунского


В облученном топливе современных ядерных реакторов содержится достаточно большое количество долгоживущих высокорадиактивных отходов (плутоний, младшие актиниды и продукты деления). Количество этих отходов нарастает с увеличением производства электроэнергии. Если плутоний может быть использован в качестве топлива следующих загрузок реакторов (как тепловых, так и быстрых), то необходимо найти способы существенного снижения опасности от младших актинидов и продуктов деления. Таким образом, основной задачей будущих ядерных систем является задача значительного уменьшения загрязнения окружающей среды такими отходами.

Тем не менее и существующие в настоящее время реакторы способны решать указанные задачи, не ожидая разработки и введения в эксплуатации новых перспективных ядерных систем. Однако использование тепловых реакторов для решения этой задачи является не эффективным из-за существенных ограничений по физике активной зоны. Использование традиционных быстрых реакторов позволяет решить поставленную задачу только в ограниченном объеме. Действительно, гомогенное введение в топливо отходов позволяет ежегодно утилизировать только 15% всех нарабатываемых за этот период младших актинидов и менее 10% долгоживущих продуктов деления. Однако существенное ухудшение физических характеристик (увеличение натриевого пустотного эффекта реактивности (НПЭР) и снижение Допплер-эффекта) требуют поиска других, более приемлемых с точки зрения безопасности решений.

Одним из таких решений может служить использование специальных облучательных устройств, которые могут располагаться либо в боковом, либо в торцевом экране. В этом случае влияние на физику активной зоны будет существенно меньше, чем в случае гомогенного введения отходов в топливо. Однако и эффективность трансмутации в таких устройствах будет существенно ниже.

Увеличить эффективность таких устройств можно за счет введения в них большого количества замедлителя. Это связано с тем, что практически все долгоживущие продукты деления имеют максимум нейтронных сечений именно в тепловой области, сечения взаимодействия младших акинидов тоже возрастают при смещении спектра нейтронов в тепловую область.

В настоящем докладе рассматриваются возможности эффективной трансмутации младших актинидов и продуктов деления в специальных устройствах, содержащих замедлитель, на примере быстрого энергетического реактора типа БН-800.