Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

1. Физико-технический факультет Кафедра теоретической и экспериментальной физики ядерных реакторов Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Использование эрбия в качестве выгорающего поглотителя в реакторах типаВВЭР при удлиненных кампаниях Авторы сообщения: Савандер В.И. Самойлов А.А. Москва 2011

2. Повышение экономической эффективности АЭС с реакторами типа ВВЭР Предполагаемые походы к решению задачи Физический подход Экономический подход Повышение выгорания выгружаемого топлива Повышение КИУМ: Положительный эффект достигается за счет уменьшения относительного времени простоя под перегрузкой

3. Особенности ВВЭР при удлиненной кампании - Кампания реактора составляет 1,5 - 2 года - Примерно в 2 раза снижается относительное время остановки для перегрузок - Повышение запаса реактивности на одну кампанию - Снижение выгорания на 10-15% - Необходимость повышения надежности оборудования, в том числе твэлов и ТВС

4. Способы компенсации избыточной реактивности Жидкостная система компенсации Добавление в замедлитель/теплоноситель раствора борной кислоты. «+» Регулируемая система; не оказывает влияния на распределение энерговыделения «-» Создается большое количество жидких радиоактивных отходов; большое содержание B10в теплоносителе оказывает негативное воздействие на коэффициент обратной связи по плотности и температуре теплоносителя Выгорающие поглотители Использование твэгов – 12, 18 или 24 твэла в ТВС с 3%, 5% или 8% массовым содержанием оксида гадолиния в топливных элементах Органы регулирования

5. Выгорающие поглотители Общие свойства Нерегулируемая система; не оказывает воздействие на обратные связи по температуре и плотности теплоносителя Сильный поглотитель – гадолиний (оксид) Имеет сечение захвата порядка десятков-сотен тысяч барн; размещается в ограниченном числе твэлов; сильно блокированный поглотитель; при большом весовом содержании заметно снижает теплопроводность твэла; довольно быстро выгорает; при удлиненных кампаниях необходимо увеличивать число твэгов в ТВС Слабый поглотитель – эрбий (оксид) Имеет сечение захвата порядка тысяч барн; может размещаться во всех твэлах или в большей их части; оказывает слабое влияние на теплопроводность твэла; не влияет на распределение энерговыделения по ТВС; не полностью выгорает – снижает выгорание топлива

6. Количественные характеристики Гадолиний Таблица 1. Выгорающий поглотитель на основе гадолиния (3% / 8%)

7. Количественные характеристикиЭрбий Таблица 2. Выгорающий поглотитель на основе эрбия

8. Количественные характеристикиЭрбий Для кампании в 1,5 года при гомогенном размещении эрбия Таблица 3. Выгорающий поглотитель на основе эрбия

9. Заключение - Переход на удлиненные кампании длительностью 18 и 24 месяцев сопровождается снижением кратности перегрузок при заданном обогащении. Это приводит к снижению среднего выгорания выгружаемого топлива примерно на 12% и 18% соответственно. - При удлиненных кампаниях необходимо увеличивать число твэгов, что приводит к увеличению потвэльного коэффициента неравномерности. Использование эрбия в качестве ВП позволяет снизить неравномерность энерговыделения - С точки зрения безопасности изменяя содержание эрбия в твэлах можно изменить в положительную сторону коэффициент обратной связи по температуре/плотности теплоносителя

10. Заключение - При гомогенном размещении эрбия в каждом твэле достаточно небольшого его количества, что не сказывается на теплопроводности твэла, однако снижается среднее выгорание топлива - Из-за снижения коэффициента неравномерности по ТВС можно компенсировать потери в выгорании за счет подбора режимов перегрузки топлива

11. Физико-технический факультет Кафедра теоретической и экспериментальной физики ядерных реакторов Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Использование эрбия в качестве выгорающего поглотителя в реакторах типаВВЭР при удлиненных кампаниях Авторы сообщения: Савандер В.И. Самойлов А.А. Москва 2011