Нейтронно - физический расчет для реакторов типа ВВЭР с оксидным топливом

1.

Нейтронно-физический
расчет для реакторов
типа ВВЭР с оксидным
топливом: Оптимизация
обогащения ²³⁵U
Целью данной работы является оптимизация обогащения урана-235 в
реакторах ВВЭР. Это позволит достичь максимальной эффективности
использования топлива. Будут рассмотрены различные факторы,
влияющие на КПД реактора.
Автор: Денисенко Иван Константинович, ученик 10 класса МБОУ лицея
при ТПУ
Научный руководитель: Кнышев Владимир Владимирович, ассистент
ОЯТЦ ИЯШТ ТПУ

2.

Введение: Реакторы ВВЭР и
Ядерное Топливо
Реакторы ВВЭР
Оксидное топливо (UO₂)
Водо-водяные энергетические
Диоксид урана обладает хорошими
реакторы - наиболее
теплофизическими свойствами.
распространенный тип в мире.
Цель проекта
Задачи
Оптимизация обогащения урана-235
1. Изучить процессы, протекающие в
для достижения максимального КПД.
реакторах.
2. Изучить реакторы типа ВВЭР
3. Научиться работать с программой
WIMS.
4. Анализ результатов и оценка
эффективности.
ВВЭР используются для производства электроэнергии. Оптимизация обогащения топлива
повышает эффективность и безопасность.

3.

Основы Нейтронно-Физического Расчета
Основные этапы
Необходимые данные
Определение нейтронного спектра
Сечения ядерных реакций
Расчет размножающих свойств
Геометрия активной зоны
Анализ различных факторов
Состав топлива и теплоносителя
Нейтронно-физический расчет включает определение нейтронного спектра. Также необходим расчет размножающих свойств
среды.

4.

Влияние Обогащения ²³⁵U на
Характеристики Реактора
Повышение обогащения
Увеличение kэфф
Увеличение выгорания
Изменение спектра
Оптимальное обогащение
Баланс длительности и безопасности
Учет выгорания топлива
Типичные значения: 2.4%-4.95%
Повышение обогащения урана-235 увеличивает kэфф. Необходимо найти баланс
между длительностью кампании и безопасностью.

5.

Методика Расчета: Определение Оптимального Обогащения
Модель активной зоны
Точное описание геометрии и материалов.
Выбор кодов расчета
MCNP, Serpent, WIMS, SCALE.
Варьирование обогащения
От 2% до 6% с шагом 0.2%.
Анализ результатов
Зависимость kэфф от обогащения.
Методика включает создание модели активной зоны. Варьируется обогащение урана-235 для анализа.

6.

Программное обеспечение
Расчеты проводились в программе WIMS. Операционные системы: Windows и Linux. Программа WIMS широко используется для
нейтронно-физических расчетов.

7.

Результаты Расчетов и
Анализ КПД
1
kэфф vs обогащения
Определение оптимального обогащения.
2
Срок службы активной зоны
Обеспечение заданного срока службы.
3
Критерии безопасности
Соблюдение запасов по реактивности.
Оптимальное обогащение обеспечивает максимальную глубину выгорания
топлива. Необходимо соблюдение критериев безопасности.

8.

Факторы, Влияющие на
Оптимальное
Обогащение
Конструкция
активной зоны
Состав
теплоносителя
Экономически
е факторы
Конструкция активной зоны влияет на оптимальное обогащение. Также
важен состав теплоносителя и экономические факторы.

9.

Выводы и Перспективы
Оптимизация обогащения
1
2
Важная задача.
Результаты расчетов
Определение параметров.
Перспективы
3
MOX-топливо
Новые конструкции
Методы расчета
Оптимизация обогащения урана-235 повышает эффективность ВВЭР. Есть перспективы использования MOX-топлива.

10.

Благодарности
Отдельное спасибо выражаем Гладких Богдану Витальевичу, студенту 3
курса ИКТИБ ЮФУ. Он оказал ценную помощь в оборудовании. Благодаря
его усилиям были достигнуты хорошие результаты.