QUOTE(Didro @ 20.2.2013, 14:01)
Авторы ст. "Главные критерии" пишут про снижение КВ с поднятием мощности, что актуально для имеющихся БН, где имеет место снижение теплонапряженности и нейронного потока.
Но у БН есть возможность более чем 2х кратного увеличения указанных параметров, соответвенно и в АЗ получение КВ>1 с повышением глубины выгорания по АЗ до 150-160 ГВт*сут/тн, а общий иметь более 1,7.
Поскольку теперь данная тема обсуждается открыто, во избежание путаницы небольшие уточнения касательно зависимости КВ от мощности реактора.
В частном случае классических АЗ БН снижение КВ с ростом мощности вызвано тем, что реактор рассчитывается просто исходя из условий критичности.
С увеличением тепловой мощности, из условий теплосъёма, увеличиваются линейные размеры АЗ и возникает соблазн снизить применяемое обогащение U235 или концентрацию плутония.
Ни в коем случае
не следует снижать обогащение, если хотим сохранить высокий КВ реактора. Иначе неупругое рассеяние на ядрах разбавителей смягчает спектр.
Бесконечная среда урана-238 имеет К=1 при концентрации 4,5 килограмма Pu239 на тонну.
Практически, в реакторах БН гигаваттного уровня мощности при гомогенной АЗ, минимальное содержание плутония на уровне 15%.
В этом случае, по сравнению с чисто плутониевой АЗ и прочих равных условиях, на килограмм плутония в 7 раз бо'льшая площадь теплосъёма позволяет снизить длительность кампании и уменьшить время удвоения топлива в цикле.
Однако из-за неупругого рассеяния смягчается спектр, в случае U235 настолько что воспроизводство почти как в реакторе на тепловых нейтронах. Поэтому вместо 15% обогащения, нужно применять топливо с порядка 30% изотопов плутония по массе тяжелых атомов, чередуя слои высокого обогащения и стержни с U238. Такой метод составления АЗ, когда ТВЭЛы с высоким содержанием плутония чередуются слоями ТВЭЛов с U238, образуя околокритичные ячейки, называется "внутрикассетная гетерогенность". Теперь это не секретно. Индусы у себя на PFBR-500 наверняка применят, подняв КВ как минимум на 0,2 по сравнению с классическим вариантом.
Конечно по сравнению с 15-процентным топливом увеличится загрузка плутония на МВт(эл), однако вырастет КВ до 1,6. Несмотря на этот рост, время удвоения плутония может увеличиться из-за меньшего нейтронного потока, ограниченного теплосъёмом.
Кстати, если не стремиться к минимальному времени удвоения плутония, при меньшей теплонапряжённости АЗ возможна ЕЦ и прочие полезные инженерные аспекты. При меньшей теплонапряжённости для прежней толщины оболочки ТВЭЛа можно повысить его диаметр, чем снизить число сорных атомов на 1 ядро нечётного плутония и повысить КВ.
Необходимо отметить, что 100% Pu239 ТВЭЛы применять, видимо, непрактично: нужна некая доля нейтронов в спектре ниже 10 Кэв, ведь для них максимален допплер-эффект обеспечивающий нужный нам отрицательный температурный коэффициент реактивности. В спектре БР-5 таковых нейтронов было порядка 30%.
Кроме того, в варианте внутрикассетной гетерогенности не должна критичность отдельной кассеты быть слишком близкой к единице: тогда получится вариант РБМК с 1,6% топливом, имевшие очень нестабильное поле энерговыделения, управление которыми знающие люди сравнивали с игрой на фортепиано.
Таким образом, важен некий компромисс при выборе обогащения.
В самом простом варианте - частном случае однородной АЗ - наблюдается эффект снижения КВ с ростом мощности из-за того, что конструктор, стремясь снизить число [кг Pu239/МВт(эл)] поддаётся соблазну уменьшить применяемое содержание нечётных изотопов в топливе. В журнале Росэнергоатома на стр.10 так и говорится, что это "
частный случай".
