Основні напрямки підвищення ресурсу та ефективності ПЕЛ ПС СУЗ для ядерних реакторів України

Проведено систематизацію та узагальнення нейтронно-фізичних характеристик відомих нейтронно-поглинальних матеріалів (B4C, Hf, Ag-In-Cd, Dy2O3·TiO2, Eu2O3), які використовувались або використовуються в конструкції ПС СУЗ водно-водяних реакторів. Наведено результати розрахунків фізичної ефективності п...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2024
Автори: Zuyok, V., Rud, R., Tretyakov, M., Chernov, I., Kushtym, Ya., Grudnitskii, V.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety 2024
Онлайн доступ:https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/1132
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Nuclear and Radiation Safety

Репозитарії

Nuclear and Radiation Safety
id oai:ojs2.nuclear-journal.com:article-1132
record_format ojs
institution Nuclear and Radiation Safety
baseUrl_str
datestamp_date 2024-06-26T06:48:16Z
collection OJS
language Ukrainian
format Article
author Zuyok, V.
Rud, R.
Tretyakov, M.
Chernov, I.
Kushtym, Ya.
Grudnitskii, V.
spellingShingle Zuyok, V.
Rud, R.
Tretyakov, M.
Chernov, I.
Kushtym, Ya.
Grudnitskii, V.
Основні напрямки підвищення ресурсу та ефективності ПЕЛ ПС СУЗ для ядерних реакторів України
author_facet Zuyok, V.
Rud, R.
Tretyakov, M.
Chernov, I.
Kushtym, Ya.
Grudnitskii, V.
author_sort Zuyok, V.
title Основні напрямки підвищення ресурсу та ефективності ПЕЛ ПС СУЗ для ядерних реакторів України
title_short Основні напрямки підвищення ресурсу та ефективності ПЕЛ ПС СУЗ для ядерних реакторів України
title_full Основні напрямки підвищення ресурсу та ефективності ПЕЛ ПС СУЗ для ядерних реакторів України
title_fullStr Основні напрямки підвищення ресурсу та ефективності ПЕЛ ПС СУЗ для ядерних реакторів України
title_full_unstemmed Основні напрямки підвищення ресурсу та ефективності ПЕЛ ПС СУЗ для ядерних реакторів України
title_sort основні напрямки підвищення ресурсу та ефективності пел пс суз для ядерних реакторів україни
title_alt The Main Ways to Improve the Efficiency of the RCCA Rods for Nuclear Reactors in Ukraine
description Проведено систематизацію та узагальнення нейтронно-фізичних характеристик відомих нейтронно-поглинальних матеріалів (B4C, Hf, Ag-In-Cd, Dy2O3·TiO2, Eu2O3), які використовувались або використовуються в конструкції ПС СУЗ водно-водяних реакторів. Наведено результати розрахунків фізичної ефективності поглинання нейтронів, зміни ізотопного складу, радіоактивності нейтронно-поглинальних матеріалів ПС СУЗ реакторів типу ВВЕР-1000 (B4C, Hf, Dy2O3·TiO2). Запропоновано способи підвищення ефективності поглинання нейтронів ПЕЛ ПС СУЗ, основні з яких, що є прийнятними для всіх розглянутих матеріалів ‒ це збільшення густини та діаметра нейтронно-поглинального матеріалу ПЕЛ. Серед розглянутих матеріалів найбільш прийнятну ефективність поглинання нейтронів мають металевий гафній з діаметром поглинальної частини 8,2 мм (варіант використання гафнію у відкритому вигляді, без оболонки) та гафнат диспрозію в таблетковому варіанті наповнення ПЕЛ. Вихідна відносна ефективність поглинання нейтронів металевим гафнієм становить 88 %, а гафнатом диспрозію ‒ 84 %. Використання цих матеріалів у нижній частині ПЕЛ дозволить підвищити ефективність всього ПЕЛ навіть у разі збільшення нижньої частини з 300 мм до 500 мм. Розглянуто можливість використовувати гафнат європію (стехіометрія Eu2HfO5) замість карбіду бору у верхній частині ПЕЛ (від 300 мм до 3500 мм). Показано, що гафнат європію у вигляді таблеток діаметром 6,85 мм та густиною 8,0 г/см3 матиме вихідну ефективність поглинання нейтронів 95,6 % від ефективності карбіду бору. Висока ефективність поглинання нейтронів дозволить використання в нижній частині менш ефективних (n,γ) поглиначів, як-от гафнат диспрозію чи гафнію з довжиною поглинального стовпа більше 300 мм, імовірно, без порушення нейтронно-фізичних критеріїв працездатності ПЕЛ (потребує додаткових розрахунків у складі конкретного паливного завантаження).
publisher State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety
publishDate 2024
url https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/1132
work_keys_str_mv AT zuyokv osnovnínaprâmkipídviŝennâresursutaefektivnostípelpssuzdlââdernihreaktorívukraíni
AT rudr osnovnínaprâmkipídviŝennâresursutaefektivnostípelpssuzdlââdernihreaktorívukraíni
AT tretyakovm osnovnínaprâmkipídviŝennâresursutaefektivnostípelpssuzdlââdernihreaktorívukraíni
AT chernovi osnovnínaprâmkipídviŝennâresursutaefektivnostípelpssuzdlââdernihreaktorívukraíni
AT kushtymya osnovnínaprâmkipídviŝennâresursutaefektivnostípelpssuzdlââdernihreaktorívukraíni
AT grudnitskiiv osnovnínaprâmkipídviŝennâresursutaefektivnostípelpssuzdlââdernihreaktorívukraíni
AT zuyokv themainwaystoimprovetheefficiencyoftherccarodsfornuclearreactorsinukraine
AT rudr themainwaystoimprovetheefficiencyoftherccarodsfornuclearreactorsinukraine
AT tretyakovm themainwaystoimprovetheefficiencyoftherccarodsfornuclearreactorsinukraine
AT chernovi themainwaystoimprovetheefficiencyoftherccarodsfornuclearreactorsinukraine
AT kushtymya themainwaystoimprovetheefficiencyoftherccarodsfornuclearreactorsinukraine
AT grudnitskiiv themainwaystoimprovetheefficiencyoftherccarodsfornuclearreactorsinukraine
first_indexed 2025-07-17T12:12:22Z
last_indexed 2025-07-17T12:12:22Z
_version_ 1844164775003553792
spelling oai:ojs2.nuclear-journal.com:article-11322024-06-26T06:48:16Z Основні напрямки підвищення ресурсу та ефективності ПЕЛ ПС СУЗ для ядерних реакторів України The Main Ways to Improve the Efficiency of the RCCA Rods for Nuclear Reactors in Ukraine Zuyok, V. Rud, R. Tretyakov, M. Chernov, I. Kushtym, Ya. Grudnitskii, V. Проведено систематизацію та узагальнення нейтронно-фізичних характеристик відомих нейтронно-поглинальних матеріалів (B4C, Hf, Ag-In-Cd, Dy2O3·TiO2, Eu2O3), які використовувались або використовуються в конструкції ПС СУЗ водно-водяних реакторів. Наведено результати розрахунків фізичної ефективності поглинання нейтронів, зміни ізотопного складу, радіоактивності нейтронно-поглинальних матеріалів ПС СУЗ реакторів типу ВВЕР-1000 (B4C, Hf, Dy2O3·TiO2). Запропоновано способи підвищення ефективності поглинання нейтронів ПЕЛ ПС СУЗ, основні з яких, що є прийнятними для всіх розглянутих матеріалів ‒ це збільшення густини та діаметра нейтронно-поглинального матеріалу ПЕЛ. Серед розглянутих матеріалів найбільш прийнятну ефективність поглинання нейтронів мають металевий гафній з діаметром поглинальної частини 8,2 мм (варіант використання гафнію у відкритому вигляді, без оболонки) та гафнат диспрозію в таблетковому варіанті наповнення ПЕЛ. Вихідна відносна ефективність поглинання нейтронів металевим гафнієм становить 88 %, а гафнатом диспрозію ‒ 84 %. Використання цих матеріалів у нижній частині ПЕЛ дозволить підвищити ефективність всього ПЕЛ навіть у разі збільшення нижньої частини з 300 мм до 500 мм. Розглянуто можливість використовувати гафнат європію (стехіометрія Eu2HfO5) замість карбіду бору у верхній частині ПЕЛ (від 300 мм до 3500 мм). Показано, що гафнат європію у вигляді таблеток діаметром 6,85 мм та густиною 8,0 г/см3 матиме вихідну ефективність поглинання нейтронів 95,6 % від ефективності карбіду бору. Висока ефективність поглинання нейтронів дозволить використання в нижній частині менш ефективних (n,γ) поглиначів, як-от гафнат диспрозію чи гафнію з довжиною поглинального стовпа більше 300 мм, імовірно, без порушення нейтронно-фізичних критеріїв працездатності ПЕЛ (потребує додаткових розрахунків у складі конкретного паливного завантаження). The neutronic characteristics of known neutron absorbing materials (B4C, Hf, Ag-In-Cd, Dy2O3·TiO2, Eu2O3), which were used or are used in the design of the RCCAs for light water reactors, are systematized and generalized. The calculation results for neutron absorption physical efficiency, changes in isotopic composition, and radioactivity of neutron absorbing materials for VVER-1000 RCCAs (B4C, Hf, Dy2O3·TiO2) are presented. The ways to increase the efficiency of neutron absorption by RCCAs are proposed, the main ones being acceptable for all considered materials are an increase in the density and diameter of the neutron absorbing material for control rod. Among the materials considered, the most acceptable neutron absorption efficiency is achieved by metallic hafnium with an absorbing part diameter of 8.2 mm (the option of using hafnium rod without a cladding) and dysprosium hafnate Dy2O3·HfO2 in the pellet version of control rod filling. The initial relative neutron absorption efficiency of metallic hafnium is 88 %, and that of dysprosium hafnate is 84 %. The use of these materials in the lower part of the control rod will increase the efficiency of the entire control rod even if the lower part is increased from 300 mm to 500 mm. The possibility of using europium hafnate Eu2O3·HfO2 (stoichiometry Eu2HfO5) instead of boron carbide B4C in the upper part of the control rod (from 300 mm to 3500 mm) is considered. It is shown that europium hafnate in the form of pellets with a diameter of 6.85 mm and a density of 8.0 g/cm3 will have an initial neutron absorption efficiency of 95.6 % of that of boron carbide. The high neutron absorption efficiency will allow the use of less efficient (n,γ) absorbers in the lower part, such as Dy2O3·HfO2 or Hf with an absorbing stack length of more than 300 mm, probably without violating the neutronic criteria for control rod performance (requires additional calculations in a specific core configuration).   State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety 2024-06-25 Article Article application/pdf https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/1132 10.32918/nrs.2024.2(102).05 Nuclear and Radiation Safety; No 2(102) (2024): Nuclear and Radiation Safety; 46-57 Ядерна та радіаційна безпека; № 2(102) (2024): Ядерна та радіаційна безпека; 46-57 2073-6231 uk https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/1132/822