Speaker
Яков Вдовин
(Объединенный Институт Ядерных Исследований)
Description
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ДЕФОРМАЦИИ ТВС В РЕАКТОРЕ ИБР-2М
Хассан А.А., Подлесный М.М., Вдовин Я.А.
Объединенный институт ядерных исследований, г. Дубна, Российская Федерация
С 2011 года в Объединённом институте ядерных исследований (ОИЯИ) в г. Дубна функционирует модернизированный импульсный быстрый реактор ИБР-2М. В процессе эксплуатации реактора в рамках топливной кампании начали наблюдаться явления колебательной неустойчивости, обусловленные неидентифицированными процессами внутри активной зоны реактора. Эти процессы становятся все более выраженными по мере выгорания топлива. Для обеспечения стабильной и безопасной работы реактора было принято решение о снижении его мощности.В результате анализа экспериментальных данных был установлен ряд закономерностей, влияющих на работу реактора и ведущих к его нестабильности. Одна из них заключается в неравномерности энерговыделения, которая приводит к статической и динамической деформации тепловыделяющих сборок (ТВС). Согласно расчётам, эта деформация вносит положительную реактивность в систему.
В рамках данной работы была разработана детальная модель реактора ИБР-2М с использованием программного комплекса SERPENT. Была проведена симуляция выгорания топлива, охватывающая период от момента физического пуска реактора до его состояния на 2022 год. На основании результатов симуляции были рассчитаны градиенты энерговыделения в активной зоне и смоделированы деформации тепловыделяющих сборок (ТВС). Далее был выполнен расчет критичности с целью определения величины изменения реактивности.
В ходе симуляции выгорания было установлено, что извлечение кассет-имитаторов из активной зоны значительно увеличивает неравномерность энерговыделения, что, в свою очередь, усиливает эффекты деформации тепловыделяющих сборок (ТВС). Также была получена положительная обратная связь в размере ~ 4,5 βимп∙МВт-1, что представляет собой значительный вклад в нестабильность работы реактора.
В качестве способа выравнивания энерговыделения были рассмотрены вкладыши, размещаемые между топливными таблетками в центре активной зоны, изготовленные из различных материалов: металлический обедненный уран, диоксид урана, медь и тяжелый сплав на основе вольфрама ВНЖ-90. В ходе расчетов варьировалась длина вкладыша и его расположение относительно топливных таблеток. Наиболее перспективным вариантом оказался медный вкладыш длиной 5 см, который размещается в твэлах центральных ТВС и смещен вверх от центра активной зоны на 1,5 см.
| Section | Energy and materials science (Section 2) |
|---|
Primary authors
Ахмед Хассан
(Объединенный Институт Ядерных Исследований)
Максим Подлесный
(Объединенный Институт Ядерных Исследований)
Яков Вдовин
(Объединенный Институт Ядерных Исследований)
