Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2007

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Безопасность реакторов и установок ЯТЦ»

Все доклады секции


О ЗАМЕНЕ ЭРБИЯ ТЕХНЕЦИЕМ-99 В ГРАФИТОВЫХ РЕАКТОРАХ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Ермолин В.С., Окунев В.С.

МГТУ им. Н.Э. Баумана

Использование эрбия в качестве выгорающего поглотителя в РБМК позволяет снизить паровой коэффициент реактивности и коэффициент неравномерности энерговыделения. Ужесточение спектра, например, за счет увеличения обогащения топлива и/или уменьшения доли графита (5-й блок Курской АЭС, МКЭР) делает непривлекательным использование эрбия: во-первых, 167Er — паразитный поглотитель нейтронов; во-вторых, смещение спектра в любую сторону может привести к увеличению реактивности (167Er — резонансный поглотитель). В водографитовых РУ нового поколения роль эрбия отчасти может выполнить 99Тс — долгоживущий радиоактивный отход, размещенный в топливе или полостях, образованных модернизированной графитовой кладкой (5-й блок Курской АЭС).

Можно отметить четыре особенности, связанные с размещением 99Тс в активной зоне канальных водографитовых реакторов нового поколения с ужестченным спектром. Эти особенности являются следствием ядерно-физических свойств технеция:

99Тс — слабовыгорающий поглотитель, то есть способствует увеличению кампании;

99Тс способствует минимизации парового коэффициента и эффекта реактивности. Первый резонанс в зависимости (E) у 167Er — 9128 б при Е0,45эВ. Для 99Тс–995 б при Е5эВ;

• оптимизация размещения 99Тс в активной зоне способствует выравниванию энерговыделения;

• возможна эффективная трансмутация 99Тс (до 45 г на 1 топливный канал).

На рисунке приведены временные зависимости парового коэффициента (КР) и эффекта (ЭР) реактивности в бесконечном реакторе для различных вариантов: а) полное осушение топливного канала; б) исходное массовое паросодержание — 0%; в) исходное массовое паросодержание — 7,5%; г) исходное массовое паросодержание — 14,5%. Цифрами обозначены кривые, соответствующие разному обогащению по 235U (Х) и вариантам размещения технеция:

1 — Х = 2%, вариант без 99Тс;

2 — Х = 2%, 99Тс размещен в полостях кладки;

3 — Х = 2%, 99Тс размещен в топливе;

4 — Х = 3% - обогащение по 235U, без 99Тс;

5 — Х = 3% - обогащение по 235U, 99Тс — в полостях кладки;

6 — Х = 3% - обогащение по 235U, 99Тс — в топливе.

С точки решения этих задач оптимизация размещения технеция в активной зоне отчасти носит конфликтный характер.

Рисунок. Временные зависимости парового коэффициента и эффекта реактивности в бесконечном реакторе (WIMS-D4): — эффективная доля запаздывающих нейтронов