Влияние гетерогенного моделирования сборок борной зашиты реактора БН на рассчитываемые функционалы Грабежной В. А., Ломаков Г. Б., Попов Э. П., Тыклеева К. В.

В реакторе БН большой мощности борная защита в верхней части ТВС и боковые сборки борной защиты (СБЗ) обладают сильно выраженной гетерогенной структурой. Можно сделать предположение о значительном влиянии этой структуры на некоторые существенные характеристики прохождения излучения в реакторе. В настоящем сообщении представлена расчётная оценка влияния учёта гетерогенной структуры борной защиты в реакторе БН большой мощности в аксиальном (вверху) и в радиальном направлениях на расчётный полный поток нейтронов, непосредственно связанный с существенными функционалами решения уравнения переноса. Также приводятся оценки влияния учёта гетерогенной структуры газовой полости в нижней части ТВС на поток и флюенс нейтронов. Получены аналогичные численные оценки по гетерогенности для реактора БН средней мощности. Применялись библиотеки групповых констант БНАБ-93 БНАБ-РФ и национальная библиотека нейтронных данных РОСФОНД-2010 предназначенные для расчетов различных типов ядерных реакторов и радиационной защиты, также библиотека ENDF/B-VII. Расчётные коды: КАТРИН/КАСКАД и MCNP. Борная защита. Гетерогенные эффекты.

Схема расчётов БНАБ гр CONSYST ARVES BOT3P (BOT2P) генератор сеток КАТРИН S 24 P 5 (КАСКАД) ENDF /B-VII MCNP Рос- фонд БНАБ- РФ 28 гр.

Представление ТВС (верх) с защитой ПЭЛ В 4 С в расчётной модели ТВС для программы КАТРИН. Материалы: 17 – карбид бора; 18, 19 – сталь; 20 – натрий.

Расчётные модели 1 и 2, ТВС (верх) с защитой ПЭЛ В 4 С для программы MCNP 1 2

Сравнение расчётных спектров нейтронов за защитой, полученных по программе КАТРИН с гетерогенными и гомогенными представлениями ПЭЛ В4С.

Гетерогенный эффект отношение потоков нейтронов (Фгетер./Фгом.) над борной защитой ТВС КАТРИН БНАБ-93 БНАБ РФ MCNP ENDF /B-VII РОСФОНД Гетерогенный эффект в натриевом бассейне над ТВС. Расчёт КАТРИН, MCNP КАТРИН БНАБ-93 БНАБ РФ MCNP(модель 1) MCNP(модель 2) ENDF /B-VII РОСФОНД отношение потоков "- E>0.1 MeV отношение активации по Со 59(n-γ)

Расчётная модель ТВС для программы MCNP (низ – газовая полость, коллектор, хвостовик). Показаны пустоты в стальных трубках, между ними – натрий.

Гетерогенный эффект отношение потоков нейтронов (Фгетр./Фгом.) ниже газовой полости, расчёт MCNP ENDF/B-VII. E>0.1 MeV E>1 MeV Здесь гетерогенный эффект, т. е. результат расчёта с учётом прострелов нейтронов в твэльных трубках в газовой полости невелик. Однако для самых быстрых нейтронов он возрастает, т. е. возрастает флюенс на несменяемых конструкциях (коллектор). отношение полных потоков 0.992

Расчётная модель активной зоны реактора БН большой мощности с экранами в Х-У-геометрии, гомогенная, упрощённая. На рисунке: СБЗ (7), АЗ (1, 2, 3, 4, 5) и ВРХ (1). Гетерогенные эффекты для радиального направления. Расчёт 2D, S 8, P 5 КАСКАД.

Сборка борной защиты (СБЗ). Расчётная модель в X-Y-геометрии для программы КАСКАД.

Расчётная модель АЗ гетерогенная. Гетерогенный эффект по отношению к суммарной плотности потока нейтронов в ВРХ и за внешними СБЗ реактора БН составил ~30%.

Реактор типа БН средней мощности. Аксиальное направление, расчётная модель, MCNP. ПЭЛы В4С Гетерогенный эффект по отношению к полному потоку нейтронов: выше ПЭЛ – 1,18; в натриевом бассейне – 1,19.

Таким образом, учёт гетерогенной структуры борной защиты показал следующее: – учет гетерогенной структуры сборок с борной защитой дает заметное превышение основных проектных функционалов нейтронного потока по сравнению с расчетом аналогичных функционалов при гомогенном описании структуры сборок (более чем на 30% в радиальном направлении от центра активной зоны и до 60% в направлении вверх, соответственно, для активации стали по кобальту – более чем вдвое) – использование российских библиотек файлов оцененных данных (БНАБ, РОСФОНД) показывает коэффициенты расхождения гетерогенных и гомогенных расчетов близкие с аналогичными расчетами при использовании библиотеки ENDF/B-VII; – использование комплекса КАТРИН показывает несколько б'ольшие коэффициенты расхождения гетерогенных и гомогенных расчетов по сравнению с аналогичными расчетами по программе MCNP. Для более точного расчета нейтронных потоков в несменяемой защите, находящейся за пределами области расположения сменяемых сборок, рекомендуется учитывать гетерогенную структуру сборок, содержащих карбид бора.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ