Трансмутация минорных актинидов в GFR600

В рамках инициативы «Поколение IV» газоохлаждаемый быстрый реактор (GFR) относится к числу реакторов, предназначенных для трансмутации минорных актинидов (MA). В статье обобщены результаты исследований, выполненных для референтной конструкции GFR600 с целью оценки ее способности к выжиганию MA. В исследовании использовались модули программной системы SCALE. Были проведены параметрические исследования одного топливного цикла для активных зон с различным содержанием MA и их пространственным распределением. Показано, что добавление MA в топливо значительно снижает потерю реактивности в процессе выгорания. Кроме того, чем выше содержание MA в активной зоне, тем выше доля MA, подвергшаяся делению; однако при этом сильнее ухудшаются доля запаздывающих нейтронов и температурный коэффициент топлива. Можно добиться значительного снижения количеств нептуния и америция, тогда как изотопы кюрия накапливаются. Исследование нескольких последовательных циклов показало, что при добавлении в переработанные актиниды при изготовлении топлива только обедненного урана (DU; стратегия подачи только DU) в первых пяти циклах можно подвергнуть делению до 70% первоначально загруженных MA. Кроме того, в течение этого периода реактор может оставаться критическим, если исходное содержание MA превышает 3%. При подаче также MA (стратегия постоянного содержания MA) реактивность от цикла к циклу устойчиво возрастает, главным образом вследствие наработки 238Pu из 237Np. Влияние изотопного состава плутония и MA также исследовалось путем расчетов с использованием данных, характерных для отработавшего топлива традиционных западных водо-водяных реакторов под давлением и российских реакторов типа ВВЭР-440. Несмотря на значительно различающиеся векторы MA, существенных различий в их общей трансмутации не выявлено. Однако состав Pu оказывал сильное влияние на реактивность и долю запаздывающих нейтронов в первых циклах. Наконец, были исследованы активные зоны с неоднородным содержанием MA. Было установлено, что, хотя эффективность уничтожения MA в средней части активной зоны была значительно выше, чем в...