Study of self-organizing regime of nuclear burning wave in fast reactor

Abstract

An approach for description of the space-time evolution of self-organizing nuclear burning wave regime in a critical fast neutron reactor has been developed in the effective multigroup approximation. It is based on solving the non-stationary neutron diffusion equation together with the fuel burn-up equations and the equations of nuclear kinetics for delayed neutron precursor nuclei. The calculations have been carried out in the plane one-dimensional model for a two-zone homogeneous reactor with the metal U-Pu fuel, the Na coolant and constructional material Fe. The temperature effects and heat sink were not considered.

В ефективному багатогруповому наближенні розвинуто підхід для опису просторово-часової еволюції хвильового режиму ядерного горіння, що самоорганізується у критичному реакторі на швидких нейтронах. Він заснований на розв’язанні нестаціонарного дифузійного рівняння переносу нейтронів разом з рівняннями вигоряння палива і кінетики попередників запізнілих нейтронів. Розрахунки проводилися у плоскій одновимірній моделі двохзонного гомогенного реактора з металевим U-Pu паливом, Na-теплоносієм та конструктційним матеріалом Fe. Температурні ефекти і відвід тепла не розглядались. Доведено, що за певних умов у реакторі можна створити хвильовий режим ядерного горіння, у якому реактор без керування протягом тривалого часу може підтримуватися у стані, близькому до критичного.

В эффективном многогрупповом приближении развит подход для описания пространственно-временной эволюции самоорганизующегося волнового режима ядерного горения в критическом реакторе на быстрых нейтронах. Он основан на решении нестационарного диффузионного уравнения переноса нейтронов сов- местно с уравнениями выгорания топлива и кинетики предшественников запаздывающих нейтронов. Расче- ты проводились в плоской одномерной модели двухзонного гомогенного реактора с металлическим U-Pu топливом, Na-теплоносителем и конструкционным материалом Fe. Температурные эффекты и отвод тепла не рассматривались. Показано, что при определенных условиях в реакторе можно создать волновой режим ядерного горения, в котором реактор без управления в течение длительного времени может поддерживаться в состоянии, близком к критическому.