Примеры сценариев многократного рециклирования Pu в GT-MHR

Для GT-MHR с многократным рециклированием Pu были рассчитаны два сценария ЯТЦ. Общим условием для обоих сценариев было:

· продолжительность выдержки после выгрузки ОЯТ – 5 лет;

· задержка по времени, обусловленная переработкой ОЯТ и изготовлением нового топлива – 2 года;

· количество рециклов – до 10.

После первого облучения плутониевого топлива производится расчет баланса по Pu, и на основании его результатов определяют, какое количество плутония первой генерации (выделенного из UO₂-топлива LWR) необходимо добавить к Pu-ОЯТ для обеспечения заданных параметров облучения (рис. 4.16.11).

Рис. 4.16.11 Схема ЯТЦ с многократным рециклированием Pu

Поддерживать нуклидный состав Pu постоянным в каждом последующем рецикле оказалось трудным из-за необходимости добавлять все больше и больше Pu, что приводит к слишком маленькому запасу реактивности в BOL, и поэтому было решено выполнить расчеты для постоянной массы поступающего в АЗ топлива – 1200 кг (табл. 4.16.11).

Десятый цикл (табл. 4.16.13) рассматривается как равновесный, поскольку количество свежего Pu стабилизируется на величине 40 % (480 кг) от общего количества Pu, загруженного в АЗ. Содержание делящихся нуклидов Pu в ОЯТ 10-го рецикла снижается до 31 %, а в свежем топливе – до 44,5 %. Загрузка Pu-топлива с ухудшенным нуклидным составом ведет к сокращению продолжительности равновесного цикла до ~ 180 EFPD. Был сделан следующий общий вывод из сценария № 1:

· в HTGR (GT-MHR) можно рециклировать все собственное отработавшее плутониевое топливо с потенциалом сжигания 248 кг Pu/год и длительностью цикла 180 EFPD.

Задача сценария № 2 была более прагматичной, а именно: определить количество реакторов GT-MHR, необходимых для ежегодного сжигания всего Pu, нарабатываемого также ежегодно в LWR. В качестве основы был взят проект EPR мощностью 1450 МВт_эл. с продолжительностью топливного цикла 280 EFPD и перегрузкой за цикл 1/5 топлива в АЗ. Следовало рассчитать необходимое общее количество Pu, которое требуется загружать в АЗ, чтобы достичь постоянной продолжительности цикла – 280 EFPD. В этих расчетах количество свежего Pu (Pu2 табл. 4.16.12) фиксировалось величиной 245 кг/год. Как и в сценарии № 1, все Pu-ОЯТ из HTGR рециклировалось в конце каждого цикла. Результаты расчета приведены в табл. 4.16.14.

Таблица 4.16.13