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...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| 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 |