К вопросу о точности определения глубины выгорания оят

А.С. ОВЕЧКИН, научный руководитель Г.В. ТИХОМИРОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
К ВОПРОСУ О ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ ВЫГОРАНИЯ ОЯТ РЕАКТОРА
ВВЭР-1000
Представлены результаты анализа методик определения глубины выгорания ядерного топлива, которые используются на Калининской АЭС. Обсуждаются источники методических погрешностей в определении глубины выгорания и
изотопного состава отработавшего ядерного топлива.
В настоящее время одним из основных направлений улучшения экономических показателей АЭС является повышение глубины выгорания ядерного топлива. Для этого разрабатываются новые модели тепловыделяющих сборок (ТВС), в которых сделано профилирование обогащения по радиусу и присутствуют выгорающие поглотители. Переход к глубинам выгорания более 50 МВтсут/кг приведет к необходимости обоснования возможности транспортировки отработанных ТВС (ОТВС) новых моделей в старых транспортноупаковочных комплектах (ТУК-13). Для корректного обоснования необходимо рассчитать энерговыделение
в ОТВС и источники нейтронного и гамма излучений.
Существующая методика определения глубины выгорания ОТВС и ее изотопного состава была разработана для более ранних моделей ТВС и верифицирована на глубинах выгорания до 40 МВтсут/кг. В результате использования данной методики заполняется учетная карточка ОТВС. Анализ формы учетной карточки
ОТВС, которая используется на Калининской АЭС, показал, что в ней отсутствует важная информация [1].
Например:
- в учетной карточке ТВС не приводятся данные о возможном разбросе оцененных значений глубины
выгорания и концентраций изотопов урана, плутония и нептуния;
- отсутствуют данные о концентрациях изотопов америция и кюрия, которые играют существенную роль
в формировании нейтронного источника ОТВС;
- недостаточно данных для независимого моделирования изотопного состава и различных источников в
отработавшей ТВС.
Глубина выгорания ядерного топлива – это величина, характеризующая полученную от единицы ядерного топлива (ТВС, кг UO2, кг U) энергию за время его пребывания в активной зоне. Для контроля за энерговыделением в реакторе АЭС используются системы, основанные на различных физических методах [2]. При
этом, взятый в отдельности, ни один из методов не обеспечивает необходимой полноты информации. Системы взаимно дополняют друг друга. Каждая система позволяет оценить мощность реактора с некоторой
погрешностью. В качестве достоверного значения мощности часто принимается средневзвешенное значение. Веса значений мощности, оцененной различными способами, зависят от достоверности измерений. Таким образом, полная тепловая мощность реактора определяется с некоторой погрешностью, значение которой зависит от экспериментальных погрешностей различных способов оценки мощности. Глубина выгорания ОЯТ в среднем, и каждой отдельной ОТВС также будет определяется с некоторой погрешностью. Следует отметить, что не во всех ТВС реактора ВВЭР расположены измерительные зонды с датчиками прямой
зарядки (ДПЗ). Для восстановления поля энерговыделения в ТВС без ДПЗ используется прикладное программное обеспечение (ППО). На Калининской АЭС в настоящее время используется несколько различных
систем ППО: «Хортица», «Хортица-М», «Круиз». Несовершенство ППО приводит к появлению дополнительной ошибки в значениях энерговыделения и глубины выгорания для ТВС без ДПЗ [3].
В настоящее время в эксплутационной методике определения глубины выгорания ОТВС, используемой
на Калининской АЭС, недостаточно внимания уделяется оценке погрешности. Разработка методики корректной оценки погрешности глубины выгорания ОТВС позволит повысить уровень безопасности обращения с ОЯТ реакторов ВВЭР.
Список литературы
1. Инструкция по организации учета и контроля ядерных материалов, ПС СУЗ, СВП при их использовании и хранении на блоке №3
Калининской АЭС 03.YM.ИР.0011.54 Федеральное агентство по атомной энергии концерн «Росэнергоатом» филиал Калининская
атомная станция.
2. В.В.Архипов, А.С.Тимонин, Контроль и измерения в ядерных реакторах (контроль тепловыделения), МИФИ, 1989.
3. Инструкция по эксплуатации комплекса аппаратуры нейтронного потока АКНП-3 12.YZ.ПЭ.001.46 Федеральное агентство по
атомной энергии концерн «Росэнергоатом» филиал Калининская атомная станция.