Нейтронно-физическое проектирование ускорительно-управляемой системы с охлаждением свинец—висмут для трансмутации минорных актинидов

Проведено нейтронно-физическое проектирование ускорительно-управляемой системы (ADS) с охлаждением свинец—висмут, предназначенной для трансмутации минорных актинидов. В предыдущем исследовании ADS были выявлены две проблемы: значительный разброс реактивности при выгорании и высокий коэффициент неравномерности энерговыделения. Для решения этих проблем исследовано влияние конструктивных параметров на нейтронно-физические характеристики. Рассмотрены следующие параметры: начальная загрузка плутония, буферная область между мишенью для генерации спалляционных нейтронов и активной зоной, а также зональная загрузка топлива. Выполнены параметрические расчёты с учётом топливного цикла, включающего выгорание и переработку. Результаты показали, что разброс реактивности при выгорании зависит от доли плутония в исходной загрузке топлива, а буферная область из свинец—висмута и двухзонная загрузка эффективны для решения этих проблем. Кроме того, с использованием коэффициентов реактивности оценено оптимальное значение эффективного коэффициента размножения. На основании полученных результатов максимальное допустимое значение эффективного коэффициента размножения для практической ADS может быть установлено равным 0,97. В результате на основе параметрического исследования предложена новая концепция активной зоны, сочетающая буферную область и двухзонную загрузку.