Vytenis Barkauskas, Rita Plukienė, Artūras Plukis, and Vidmantas
Remeikis
Received 1 July 2016; revised 13 October 2016; accepted 21
December 2016
RBMK-1500 PANAUDOTO BRANDUOLINIO
KURO SKERSPJŪVIŲ BIBLIOTEKŲ SUDARYMAS IR JŲ ĮVERTINIMAS
ATSIŽVELGIANT Į EKSPERIMENTINIUS DUOMENIS
Skaitmeniškai modeliuotas RBMK-1500
reaktoriaus skirtingai įsodrinto kuro nuklidinės sudėties
kitimas reaktoriuje. Modeliuojant sudarytos vienos energijos
grupės skerspjūvių bibliotekos, skirtos Origen-ARP programai.
Nuklidinės sudėties kitimo skaičiavimai atlikti naudojantis
SCALE 6.1 programų paketo TRITON moduliu, kuriame neutronų
pernašos lygtis sprendžiama su NEWT deterministinio skaičiavimo
programa. Skaičiavimams naudota 238 energijos grupių nuklidų
skerspjūvių biblioteka ENDF-B VII. Apšvitinto branduolinio kuro
nuklidinė sudėtis įvertinta su ORIGEN-S programa. Naudojantis
sudarytomis vienos grupės bibliotekomis buvo įvertintos
kritiškumo saugai svarbiausių aktinoidų koncentracijos ir jos
palygintos su prieinamais eksperimentiniais duomenimis bei kitų
mokslininkų skaičiavimų rezultatais. Su eksperimentiniais
duomenimis taip pat palygintos ir dalijimosi produktų (Cs ir Nd
izotopų) koncentracijos. Nustatyti sudėties skirtumai esant
skirtingam branduolinio kuro įsodrinimui ir šilumnešio (vandens)
tankiui eksploatavimo metu. Palyginimas rodo patenkinamą nuklidų
koncentracijų skaitinio modeliavimo ir eksperimentinių verčių
atitikimą, išskyrus 238Pu ir 241Am
nuklidų koncentracijas. Darbe aptartos šių neatitikimų
priežastys. Nustatyta, kad įsodrinimas ir išdegantis sugėriklis
turi didelę įtaką panaudoto branduolinio kuro sudėčiai. Esant
didžiausiai analizuotai išdegimo vertei (29 GWd/tU) kritiškumo
saugai svarbių aktinoidų koncentracijų skirtumai nuo 2 iki 2,8 %
įsodrinimo kuro sudarė 11–52 %.
References
/
Nuorodos
[1] A.M. Bolind, The use
of the BIC set in the characterization of used nuclear fuel
assemblies by nondestructive assay, Annal. Nucl. Energy
66,
31–50 (2014),
https://doi.org/10.1016/j.anucene.2013.11.010
[2] R. Plukienė, A. Plukis, V. Remeikis, and D. Ridikas, MCNP
and ORIGEN codes validation by calculating RBMK spent nuclear
fuel isotopic composition, Lith. J. Phys.
45(4), 281–287
(2005),
https://doi.org/10.3952/lithjphys.45411
[3] R. Plukienė, A. Plukis, D. Germanas, and V. Remeikis,
Numerical sensitivity study of irradiated nuclear fuel evolution
in the RBMK reactor, Lith. J. Phys.
49(4), 461–469
(2009),
https://doi.org/10.3952/lithjphys.49410
[4] A. Šmaižys, P. Poškas, E. Narkūnas, and G. Bartkus,
Numerical modelling of radionuclide inventory for RBMK
irradiated nuclear fuel, Nucl. Eng. Des.
277, 28–35
(2014),
https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2014.06.014
[5] A.G. Korenkov, T.P. Makarova, A.V. Stepanov, E.V. Pevtsova,
B.N. Belyaev, and A.A. Voronkov, Destructive analysis
determination of neutron emission from spent RBMK fuel, Atom.
Energy
93(4), 815–822 (2002),
https://doi.org/10.1023/A:1022033528105
[6] T.P. Makarova, B.A. Bibichev, and V.D. Domkin, Destructive
analysis of the nuclide composition of spent fuel of WWER-440,
WWER-1000, and RBMK-1000 reactors, Radiochemistry
50(4),
414–426 (2008),
https://doi.org/10.1134/S1066362208040152
[7] M.W. Francis, C.F. Weber, M.T. Pigni, and I.C. Gauld,
Reactor
Fuel Isotopics and Code Validation for Nuclear Applications,
Report ORNL/TM-2014/464 (Oak Ridge National Laboratory,
2014),
[PDF]
[8] B.D. Murphy,
ORIGEN-ARP Cross-Section Libraries for
Magnox, Advanced Gas-Cooled, and VVER Reactor Designs,
Report ORNL/TM-2003/263 (Oak Ridge National Laboratory, 2004),
https://doi.org/10.2172/861731
[9] G. Ilas, I.C. Gauld, and V. Jodoin, LWR cross section
libraries for ORIGEN-ARP in SCALE 5.1, Trans. Am. Nucl. Soc.
95,
706–708 (2006),
https://www.researchgate.net/publication/279851300_LWR_cross_section_libraries_for_ORIGEN-ARP_in_SCALE_51
[10] B.D. Murphy,
ORIGEN-ARP Cross-Section Libraries for the
RBMK-1000 System, Report ORNL/TM-2006/139 (Oak Ridge
National Laboratory, 2006)
[11] Nuclear Energy Agency,
Spent Nuclear Fuel Assay Data
for Isotopic Validation, State-of-the-art Report (OECD,
2011),
[PDF]
[12] J.S. Kim, Y.S. Jeon, S.D. Park, Y.K. Ha, and K. Song,
Burnup determination of high burnup and dry processed fuels
based on isotope dilution mass spectrometric measurements, J.
Nucl. Sci. Technol.
44(7), 1015–1023 (2007),
https://doi.org/10.1080/18811248.2007.9711341
[13] A. Šmaižys,
Analysis of Nuclear and Radiation
Characteristics of RBMK-1500 Spent Nuclear Fuel Casks and
Storage Facilities, PhD Thesis (Kaunas, 2004)
[14] Y.P. Kovbasenko and M.L. Yeremenko, Оpredeleniye izotopnovo
sostava otpabotavshevo topliva reaktorov RBMK dlya
posleduyushchevo analiza yadernoy bezopasnosti s uchёtom
vygoraniya topliva, Yaderna ta Radiatsiyna Bezpeka [Nuclear and
Radiation Safety]
2(50), 35–42 (2011) [in Russian]
[15] A. Šmaižys and P. Poškas, in:
Practices and
Developments in Spent Fuel Burnup Credit Applications,
Proceedings of a Technical Committee Meeting (International
Atomic Energy Agency, Vienna, Austria, 2003),
[PDF]
[16] Lithuanian Energy Institute, GNS–NUKEM Consortium,
Interim
Storage of RBMK Spent Nuclear Fuel from Ignalina NPP Units 1
and 2, Environmental Impact Assessment Report (2007),
[PDF]
[17] S.M. Bowman, SCALE 6: Comprehensive nuclear safety analysis
code system, Nucl. Technol.
174(2), 126–148 (2011),
https://doi.org/10.13182/NT10-163
[18] I.C. Gauld, P. Chare, and R.C. Clarke, Development of
ORIGEN–ARP Methods and Data for LEU and MOX Safeguards
Applications, Submitted to 44th Annual Institute of Nuclear
Materials Management (INMM) Annual Meeting (Phoenix, Arizona,
USA, 2003),
[PDF]
[19] K. Almenas, A. Kaliatka, and E. Uspuras,
Ignalina
RBMK-1500. A Source Book (Lithuanian Energy Institute,
1998),
http://www.lei.lt/insc/sourcebook/toc.html
[20] V. Remeikis and A. Jurkevicius, Evolution of the neutron
sensor characteristics in the RBMK-1500 reactor neutron flux,
Nucl. Eng. Des.
231(3), 271–282 (2004),
https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2004.03.011
[21] A.S. Chambers,
A Comparison of Nuclide Production and
Depletion using MCNPX and ORIGEN-ARP Reactor Models and a
Sensitivity Study of Reactor Design Parameters Using MCNPX for
Nuclear Forensics Purposes, PhD Thesis (The University of
Texas at Austin, 2010),
https://repositories.lib.utexas.edu/handle/2152/ETD-UT-2010-05-853