Нейтронно-физический дизайн ускорительно-управляемой системы с охлаждением свинец–висмут для трансмутации минорных актинидов

Выполнено исследование нейтронно-физического дизайна ускорительно-управляемой системы (ADS) с охлаждением свинец–висмут для трансмутации минорных актинидов. В ходе первоначального исследования 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. Рассматривались следующие параметры: начальная загрузка плутония, буферная область между мишенью расщепления и активной зоной, а также зональная загрузка топлива. Были выполнены параметрические расчёты с учётом топливного цикла, включающего выгорание и переработку топлива. Результаты показали, что разброс реактивности при выгорании зависит от доли плутония в начальной топливной загрузке, тогда как буферная область из свинца–висмута и двухзонная загрузка эффективно решают эти проблемы. Кроме того, с использованием коэффициентов реактивности было оценено оптимальное значение эффективного коэффициента размножения. На основании полученных результатов максимально допустимое значение эффективного коэффициента размножения для практической ADS может быть установлено равным 0,97. В результате на основе параметрического исследования была предложена новая концепция активной зоны, сочетающая буферную область и двухзонную загрузку.