С. АЛЬ ДАВАХРА, В. И. САВАНДЕР
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ЗАВИСИМОСТИ 
ОТ ВЫГОРАНИЯ НА ПАРАМЕТРЫ УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА ПЕРЕГРУЗКИ ТОПЛИВА
Повышение глубины выгорания топлива является в настоящее время приоритетной задачей ядерной энергетики. Это позволяет увеличить ресурс работы ТВС и снизить объемы хранилищ отработанного топлива. Основной способ достижения глубоких выгораний – повышение обогащения топлива подпитки и применение различных схем перегрузки топлива, в том числе и непрерывные перегрузки [1].
В настоящее время для частичной компенсации избыточной реактивности применяются выгорающие поглотители, например, гомогенное размещение природного гадолиния в твэлах (твэги). Наличие поглотителя в твэгах влияет на форму распределений 
от выгорания топлива. В принципе, изменяя содержание выгорающего поглотителя в твэгах и количество твэгов в ТВС, можно в широком диапазоне влиять на функциональную зависимость 
, где 
-безразмерный флюенс, определяемый из соотношения 
. При этом общий запас избыточной реактивности, компенсируемой как твэгами, так и жидкостной системой регулирования, остается неизменной [2]. Представляет интерес оценить влияние формы функциональной зависимости на параметры стационарного режима перегрузки топлива с выгорающим поглотителем.
Для этого чисто формально были выбраны три основных типа зависимости , представленные на рис.1. Параметры этих зависимостей подбирались из условия одинакового запаса реактивности на выгорание. Для схем непрерывного движения топлива это означает, что для всех рассматриваемых типов зависимости предельная глубина выгорания выгружаемого топлива для реактора без утечки была одинаковой.
 |
Рис.1. Зависимость от безразмерного выгорания
1 - без выгорающего поглотителя
2 - постоянная реактивность в первом цикле
3 - линейная реактивность в первом цикле
1. Постоянный коэффициент размножения в интервале 
(линия 2):
,
зная величину 
, можно определить 
.
2. Коэффициент размножения имеет вид (линия 3), при этом имеет такой вид:
Расчеты проводились в одногрупповом приближении для двух классических схем непрерывного движения топлива: от края к центру и от центра к краю. Результаты расчетов нормировались на значения параметров стационарного режима для топлива без выгорающего поглотителя и представлены в таб. 1. Для зависимостей , имеющих область плато, увеличение размеров этой области приводит к росту глубины выгорания выгружаемого топлива и коэффициента неравномерности покассетного энерговыделения. Однако для схемы движения от центра к краю, рост глубины выгорания сопровождается снижением степени неравномерности покассетного энерговыделения. Рост глубины выгорания связан с тем фактом, что с увеличением области плато в зависимости коэффициента размножения, начальное значение 
снижается.
Другой тип зависимости описывает ситуацию, связанную с использованием слабых поглотителей, и характеризуется наличием выбега реактивности при выгорании топлива. Для этого варианта имеет место та же самая закономерность, то есть при снижении начального значения 
выгорание выгружаемого топлива несколько подрастает, причем в тем большей степени, чем ниже величина (см. таб. 1).
Таблица 1
Результаты расчета
D | Удельная энерговыработка топлива | Покассетный коэффициент неравномерности | ||||||
Тип 1 (линия 3) | Тип 2 (линия 2) | Тип 1 (линия 3) | Тип 2 (линия 2) | |||||
In-out | Out-in | In-out | Out-in | In-out | Out-in | In-out | Out-in | |
0.2 | 1.003 | 1.005 | 1.001 | 1.002 | 1.002 | 0.987 | 1.001 | 0.986 |
0.15 | 1.038 | 1.038 | 1.016 | 1.017 | 1.024 | 0.989 | 1.010 | 0.988 |
0.10 | 1.122 | 1.117 | 1.047 | 1.047 | 1.075 | 0.996 | 1.030 | 0.990 |
В общем случае можно отметить, что форма распределения коэффициента размножения с выгоранием топлива слабо влияет на выгорание выгружаемого топлива и коэффициент неравномерности энерговыделения в активной зоне. Показано, что для инновационных исследований с широкой областью варьирования параметров топливной загрузки применение упрощенных моделей может быть использовано для сужения области оптимальных композиций с малыми затратами вычислительных ресурсов и с большой физической наглядностью получаемых результатов.
Список литературы
1. Дементьев и регулирование ядерных реакторов. Учебное пособие. М., Атомиздат, 1973, 292 с.
2. Masayuki KAUCHI. Yoichiro SHIMAZU. Optimal Burnable Poison-Loading in a PWR with Carbon Coated Particle Fuel. Journal of NUCLEAR SCIENCE and TECNOLOGY, Vol.40,No.1,p.22-29 (January 2003).
