Modeling of Closed Internal Fuel Cycle of a Nuclear Reactor

Abstract

Исследование долговременной динамики топливной смеси в ядерном реакторе с циркулирующим топливомДробышевский Ю.В. Столбов. С. Н.В патенте [1] http://systemwork.ucoz.ru/_ld/0/8_ZVK39.pdf предложен способ и устройство для создания гетерогенного ядерного реактора с разделением области циркулирования топлива на три различные зоны:активную зону с тепловыми нейтронами;активную зону с быстрыми нейтронами;зону выдерживания топливной смеси вне активной зоны. В предлагаемом способе [1] в исходную топливную смесь по мере ее выгорания вводится воспроизводящее вещество, а продукты деления по мере их рождения в реакторе выводятся из цикла. В долговременном масштабе времени, в результате поглощения быстрых и тепловых нейтронов, и последующего деления, а также альфа и бета распадов получаемых ядер в системе существуют режимы работы, когда формируется топливная смесь, обладающая слабо меняющимся, составом, а в пределе -«стационарным составом».Будем называть стационарным такой состав топливной смеси, когда для всякого изотопа в нее входящего, его концентрация и концентрации всех изотопов, из которых он образуется и всех изотопов топливной смеси, в которые он преобразуется, не изменяются.При этом существуют режимы работы реактора, когда данный состав обладает положительной критичностью все время трансформации от исходной топливной смеси до состояния собственно стационарного состава. Данный состав является предстационарным.Существование стационарных составов с положительной критичностью в ядерных реакторах интересно, прежде всего, тем, что они образуются при участии изотопов топливной смеси, обладающих малыми сечениями деления на тепловых нейтронах, например, Pu 240 Pu 242 , которые обычно извлекают переработкой. Подобная ситуация, когда за счет цепочек бета распадов, изотопы, сильно поглощающие нейтроны просто путем усложнения процесса циркулирования топливного состава превращают в делящиеся изотопы, характерна и для всех последующих трансурановых элементов топливной смеси.Предложенное авторами использование замедляющее-фокусирующей структуры [2] , позволяет создать реактор, реализующий данный способ в котором эти зоны разделены по тепловым и быстрым нейтронам пространственно, и наиболее явным образом, поэтому возможно использование двухгруппового приближения для исследования долговременной динамики его топливного состава.