Введение
Глава 1. Физика парового коэффициента (эффекта) реактивности 24
1.1 Паровой коэффициент реактивности бесконечной решетки 26
1.2 Зависимость парового коэффициента реактивности от выгорания топлива..ЗЗ
1.3 Зависимость коэффициента размножения нейтронов однородной решетки от плотности воды 35
1.4 Изменение характеристик по высоте активной зоны. Связь между аф и эффектом обезвоживания 37
1.5 Коэффициенты реактивности и нестабильность энергораспределения 39
1.6 Способы воздействия на паровой коэффициент реактивности 41
1.7 Влияние структуры загрузки на коэффициенты реактивности 43
1.8 Влияние распределения запаса реактивности на паровой коэффициент и другие характеристики РБМК 46
1.9 Оптимизация поканального распределения расходов теплоносителя 47
1.10 Роль парового эффекта реактивности в Чернобыльской аварии 48
Выводы к главе 1 50
Глава 2. Поиск оптимального способа уменьшения парового эффекта реактивности. Разработка уран-эрбиевого топлива 51
2.1 Изменение характеристик РБМК в результате мероприятий по повышению безопасности 51
2.2 Классификация способов воздействия на паровой коэффициент реактивности и эффект обезвоживания ТК 55
2.3 Методическая база для сравнения вариантов
2.3.1 Расчет ячейки реактора и подготовка двухгрупповых констант 57
2.3.2 Одномерная модель для расчета коэффициентов и эффектов реактивности (программа ARCAN) 61
2.3.3 Трехмерная модель расчета коэффициентов и эффектов реактивности (программа COMAR) 63
2.4 Сравнение различных способов уменьшения парового эффекта реактивности в действующих реакторах 65
2.4.1 Повышение обогащения топлива : 66
2.4.2 Повышение плотности топлива 67
2.4.3 ТВС из 36 твэлов («плотные пучки») 69
2.4.4 Увеличение диаметра твэлов и канала 70
2.4.5 Использование стали в конструкции ТВС 73
2.4.6 Резонансные поглотители вне топлива 74
2.4.7 Уран-плутониевое топливо 76
2.4.8 Использование тория 77
Выводы к п.2.4 78
2.5 Выбор выгорающего поглотителя для топлива РБМК 80
2.5.1 Сравнение гадолиния и бора 80
2.5.2 Изучение влияния выгорающих поглотителей на эффект обезвоживания РБМК. Выбор эрбия 82
2.5.3 Свойства эрбия 86
2.5.4 Оптимальное размещение эрбия в ТВС 91
Выводы к главе 2 92
Глава 3. Работы по обеспечению внедрения и сопровождению эксплуатации уран-эрбиевого топлива 94
3.1 Выбор обогащения топлива и содержания эрбия 95
3.2 Выбор размеров опытных партий и обоснование безопасности их загрузки 96
3.3 Моделирование и оптимизация процесса перевода РБМК на уран-эрбиевое топливо 99
3.3.1 Методика расчетов 99
3.3.2 Оптимизация темпа и порядка выгрузки ДП 100
3.3.3 Изменение характеристик реактора в переходном периоде 102
3.3.4 Проверка эффективности замены ДП на эрбий расчетами методом Монте-Карло 106
3.4 Разработка стратегии и научно-техническое сопровождение перевода реакторов РБМК на уран-эрбиевое топливо 107
3.4.1 Этапы перехода на уран-эрбиевое топливо 107
3.4.2 Научно-техническое сопровождение внедрения эрбия
3.5 Анализ аварий реактора с уран-эрбиевым топливом 112
3.6 Сочетание перехода на уран-эрбиевое топливо с другими мероприятиями по совершенствованию активных зон РБМК 115
3.6.1 Кластерные и кобальтовые ДП 115
3.6.2. Циркониевые дистанционирующие решетки 116
3.6.3 Стержни с ленточным поглотителем (сборка 2477) 117
3.6.4 Стержни КРО 122
3.6.5 Снижение оперативного запаса реактивности 122
3.6.6 Роль уран-эрбиевого топлива в обеспечении других мероприятий по совершенствованию активной зоны РБМК 124
3.7. Повышение обогащения уран-эрбиевого топлива 125
3.8 Экономическое обоснование внедрения уран-эрбиевого топлива 129
3.8.1 Зависимость стоимости ТВС от обогащения 129
3.8.2 Экономический эффект для стационарного режима перегрузок 133
3.8.3 Изменение экономического эффекта в процессе перехода на
уран-эрбиевое топливо 137
3.8.4. Оценка общего эффекта от внедрения уран-эрбиевого топлива 140
Выводы к главе 3 141
Глава 4. Анализ опыта эксплуатации уран-эрбиевого топлива и дальнейшие перспективы применения выгорающих поглотителей в РБМК 143
4.1 Игналинская АЭС 143
4.2 Ленинградская АЭС 153
4.3 Курская АЭС 164
4.4 Смоленская АЭС 167
4.5 Общие итоги внедрения уран-эрбиевого топлива на энергоблоках сРБМК-1000 169
4.6 Характеристики реактора при изменении мощности. Сокращение времени простоя после внепланового останова 173
4.7 Дальнейшее повышение выгорания топлива в РБМК. Профилирование обогащения и содержания эрбия 176
4.8 Уран-плутониевое топливо для РБМК с эрбием и другими выгорающими поглотителями 184
Выводы к главе 4 189
Глава 5. Оптимальное использование топлива на разных этапах жизненного цикла РБМК 192
5.1 Этапы жизненного цикла реактора РБМК 192
5.2 Оптимальное дожигание топлива в начальном переходном периоде 195
5.2.1 Обзор литературы 195
5.2.2. Аналитическое решение задачи о расходе топлива в переходном периоде 199
5.2.3. Оценка максимального эффекта от дожигания топлива 207
5.2.4. Оптимизация режима дожигания 212
Выводы к п.5.2 216
5.3. Эффективное использование топлива при смене загрузки 218
5.3.1 Дожигание ранее выгруженного топлива без эрбия при переходе на уран-эрбиевое топливо 220
5.3.2 Использование ОТВС при ограничениях на срок службы сборок с уран-эрбиевым топливом 229
Выводы к п.5.3 232
5.4 Оптимальное использование топлива при выводе реакторов из эксплуатации 233
5.4.1. Использование топлива остановленного первого блока ИАЭС
на втором блоке 235
5.4.2 Оптимальное использование топлива при выводе АЭС с РБМК-1000
из эксплуатации 253
Выводы к п.5.4 268
Выводы к главе 5 269
Заключение 272
Список литературы
