АНАЛИЗ КРИТИЧНОСТИ БЕЗОПАСНОСТИ ЗОНЫ БАССЕЙНА ВЫДЕРЖКИ ОТРАБОТАВШЕГО ТОПЛИВА В МАЛОМ МОДУЛЬНОМ РЕАКТОРЕ

Беляков Андрей Александрович

THE CRITICALITY SAFETY ANALYSIS OF THE SPENT FUEL STORAGE POOL AREA I IN SMALL MODULAR REACTOR

ЁВ

УДК 629.039.58

Беляков Андрей Александрович, Студент магистратуры 2 курс, факультет «Энергомашиностроение», Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, г.Москва, Россия

Бе1уакоу Ап^еу Аккэап^оукИ, [email protected]

Аннотация: На основе метода расчета Монте-Карло создана геометрическая модель зоны I бассейна хранения отработавшего топлива малого модульного реактора, предполагающая бесконечные стеллажи для хранения типа 6*6. Результаты расчетов показывают, что реакционная способность максимальна при плотности воды 1,0 г/см3. Значение keff составляет 0,8729 в нормальном состоянии хранения. Расстояние между стеллажами для хранения в бассейне с отработавшим топливом изменится в случае аварии при землетрясении. Также рассчитаны значения реактивности пула отработавшего топлива в предполагаемом аварийном состоянии при землетрясении. Значения keff находятся в диапазоне от 0,872 до 0,876. Как в нормальном состоянии, так и в предполагаемом аварийном состоянии при землетрясении значения keff составляют менее 0,95, что соответствует нормативным требованиям ядерной безопасности.

2021

Annotation: Based on the Monte Carlo calculation method, geometric model of spent fuel storage pool Area I of small modular reactor is established, assuming infinite 6x6 type storage racks. Calculation results show that the reactivity is maximal when the water density is 1.0g/cm3. The value of keff is 0.8729 in normal storage condition. The spacing of storage racks in spent fuel pool would change in an earthquake accident condition. The values of reactivity of spent fuel pool in the assumed earthquake accident condition are also calculated. The values of keff are between 0.872 and 0.876. Both in normal condition and assumed earthquake accident condition, the values of keff are less than 0.95, to meet nuclear safety regulatory requirements.

Ключевые слова: Безопасность по критичности; бассейн отработавшего топлива; стеллаж для хранения

Keywords: Criticality Safety; Spent Fuel Pool; Storage Rack

Вступление

Поддержание субкритичности топлива должно постоянно выполняться в системах обработки и хранения топлива. Это 24 - месячная программа управления топливом в небольшом модульном реакторе. Бассейн для хранения отработавшего топлива малого модульного реактора предназначен для размещения перегородок, которые разделены на зону хранения I и зону хранения II. Зона I используется для хранения новых тепловыделяющих сборок перед загрузкой в реактор, сборок, которые выгружаются из активной зоны во время незапланированной остановки, и отработавших тепловыделяющих сборок, которые не соответствуют пределу выгорания и не допускаются к хранению в Зоне II. При проектировании стеллажей для хранения в зоне II используется кредит на выгорание. Зона II используется для хранения отработавших тепловыделяющих сборок, которые достигают заданного предела выгорания. Кредит на выгорание означает учет снижения реактивности облученного топлива при анализе безопасности по критичности

2022

пула хранения отработавшего топлива. Это может увеличить количество хранилищ отработавших тепловыделяющих сборок и экономию хранения отработавшего топлива. В данной работе мы изучаем анализ безопасности критичности пула хранения отработавшего топлива в малом модульном реакторе.

Расчетный код

Код, используемый в нашем исследовании, -МС№Р, который является универсальным кодом ^частиц Монте-Карло, который может использоваться для переноса нейтронов, фотонов, электронов или связанных нейтронов/фотонов/электронов, включая возможность вычисления собственных значений для критических систем. Код обрабатывает произвольную трехмерную конфигурацию материалов в геометрических ячейках, ограниченных поверхностями первой и второй степени и эллиптическими торами четвертой степени. В МС№ используются данные точечного поперечного сечения. Для нейтронов учитываются все реакции, приведенные в конкретной оценке поперечного сечения (например, ENDF/B-VI). Тепловые нейтроны описываются как моделями свободного газа, так и моделями S (а, в). Важные стандартные функции, которые делают МС№ очень универсальным и простым в использовании, включают мощный общий источник, источник критичности и источник поверхности; как геометрические, так и выходные плоттеры подсчета; богатую коллекцию методов уменьшения дисперсии; гибкую структуру подсчета; и обширную коллекцию данных поперечного сечения. Код МСКР широко используется при оценке безопасности по критичности для ядерных установок [1].

Критические стандарты безопасности

При анализе безопасности по критичности зоны I бассейна хранения отработавшего топлива малого модульного реактора обогащение отработавших тепловыделяющих сборок рассматривается как новое с максимальным ожидаемым обогащением. Это означает, что обогащение

2023

отработавших тепловыделяющих сборок принимается на 4,2%. Конструкция стеллажей зоны I бассейна хранения отработавшего топлива должна быть такой, чтобы: При максимальной проектной мощности бассейна хранения отработавшего топлива и максимально допустимом новом обогащении топлива в топливных пробах, учитывая различные неопределенности, нормальные и вероятные аварийные условия, значение keff не должно превышать 0,95.

Геометрическая модель тепловыделяющих сборок

Каждая тепловыделяющая сборка содержит матрицу стержней 17*17, состоящую номинально из 264 топливных стержней, 24 стержней наперстки управления кластером и наперсток встроенного оборудования. На рис. 1 показан вид поперечного сечения тепловыделяющей сборки 17*17 и соответствующих мест расположения, направляющих наперстка для управления кластером стержней. Топливные стержни изготовлены из цилиндрических трубок, изготовленных из сплава(ов) на основе циркония, содержащих топливные гранулы из диоксида урана. Зона I пула хранения отработавшего топлива используется для хранения новых тепловыделяющих сборок и отработавших тепловыделяющих сборок, не достигших предела выгорания. При расчете безопасности по критичности пула хранения отработавшего топлива обогащение тепловыделяющих сборок принимается равным 4,2% для консервативного учета.

О о о о о о о о о о о о о о о о о