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

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

2 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.

3 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.

4 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.

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

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

7 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) 0.1 MeV 1.49 1.69 1.45 1.48 1.35 1.43 отношение активации по Со 59(n-γ) 1.87 2.05 1.92 1.81 2.42 2.03">

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

9 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

10 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.

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

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

13 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.

14 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.

15 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ