Fűtőelem konverzió a Budapesti Kutatóreaktorban

Hasonló dokumentumok
129 Perezné Feró Erzsébet, Horváth Lászlóné, Hózer Zoltán, Kracz Gergely,

HASADÓ ANYAGOK SZÁLLÍTÁSA A BUDAPESTI KUTATÓREAKTORNÁL SUGÁRVÉDELEM ÉS SAFEGUARDS

Gazdaságosabb üzemanyag és üzemanyag ciklus a paksi reaktorok növelt teljesítményén

A teljesítménysűrűség térbeli eloszlása

Forrócsatorna számítások a csatolt KIKO3D- COBRA kóddal az új blokkok biztonsági elemzéseihez

Magyarországi nukleáris reaktorok

Az Oktatóreaktor reaktivitástartalékemelésének opciói és ezek biztonsági vonzata

Első magreakciók. Targetmag

ALLEGRO Reaktorral Kapcsolatos Reaktorfizikai Kihívások XV. MNT Szimpózium

235 U atommag hasadása

HPLWR zónatervezési számítások

Perturbációk elméleti és kísérleti vizsgálata a BME Oktatóreaktorán

A magyar nukleáris biztosítéki támogató program bemutatása. Stefánka Zsolt, Horváth Kristóf, Szőllősiné Földesi Erzsébet, Vincze Árpád

Atomenergetikai alapismeretek

A HPLWR szuperkritikus nyomású reaktor egyensúlyi kampányszámítása

Xe- és Sm-mérgezettség üzemviteli vonatkozásai

ÜZEMLÁTOGATÁS AZ MTA CSILLEBÉRCI TELEPHELYÉN

Az Országos Képzési Jegyzékről és az Országos Képzési Jegyzék módosításának eljárásrendjéről szóló 133/2010. (IV. 22.) Korm.

Magyar Tudományos Akadémia 3: MTA Energiatudományi Kutatóközpont

Új típusú fűtőelemek bevezetésének megalapozását szolgáló kísérletek, 2015 & 2016

A ZR-6 kritikus rendszer méréseinek felhasználása transzport kódok tesztelésére

Nemzeti Nukleáris Kutatási Program

Új fűtőelemek bevezetéséhez, a teljesítménynövelés engedélyezéséhez szükséges számítógépes modellezés

Beszámoló az. Új nukleáris energiatermelési módszerek technológiai elemeinek fejlesztése (NUKENERG)

NAA a gyakorlatban, standardizációs módszerek

A neutrontér stabilitásának ellenőrzése az MVM PA Zrt. Sugárfizikai Laboratóriumában

A HPLWR tanulmányozásához használt csatolt neutronfizikai-termohidraulikai programrendszer továbbfejlesztése

Az atommagtól a konnektorig

SUGÁRVÉDELMI EREDMÉNYEK 2016-BAN. Dr. Bujtás Tibor

Közérthető összefoglaló. a KKÁT üzemeltetési engedélyének módosításáról. Kiégett Kazetták Átmeneti Tárolója

Atomerőmű. Radioaktívhulladék-kezelés

Az uránérc bányászata

Kiégett fűtőelemek visszaszállításának non-proliferációs engedélyezési tapasztalatai

Részecskegyorsítón alapuló aktinida transzmutációs rendszerek reaktorfizikai vizsgálata

SUGÁRVÉDELMI EREDMÉNYEK 2014-BEN

Paks déli részén a 6-os számú főút és a Duna között. Ennek oka: Az atomerőmű működéséhez nagy mennyiségű víz szükséges, amit a Dunából vesznek.

A szállítás biztonság áttekintése

A nagy aktivitású leszerelési és üzemviteli hulladékok végleges elhelyezése

Atomenergetikai alapismeretek

Gázhűtésű gyorsreaktor üzemanyagciklusának modellezése

E110G jelű üzemanyag burkolat viselkedése LOCA körülmények között

A BIZOTTSÁG JELENTÉSE A TANÁCSNAK ÉS AZ EURÓPAI PARLAMENTNEK. A nagyfluxusú reaktor üzemeltetése a évben. {SWD(2013) 238 final}

A Paksi Atomerőműből származó kiégett üzemanyag hasznosítási lehetőségei

Uránminták kormeghatározása gamma-spektrometriai módszerrel (2. év)

Tokozott üzemanyag kiszárítása, hermetizálása

Aktiválódás-számítások a Paksi Atomerőmű leszerelési tervéhez

Trícium ( 3 H) A trícium ( 3 H) a hidrogén hármas tömegszámú izotópja, egy protonból és két neutronból áll.

A BUDAPESTI KUTATÓREAKTOR FÛTÔELEMEINEK SORSA

Radioaktív hulladékok osztályozása (javaslat a szabályozás fejlesztésére)

A töltettervező- és ellenőrző rendszer tesztelése gadolíniumot tartalmazó kazetták esetén

A radioaktív anyagok csomagolásának hierarchiája, különös tekintettel a C típusú konténerekre

nergiatudományi nyi Az MTA EnergiatudomE tudományos programja juló forrásokra alapozott energiatermelés s terület letén

Maghasadás Szabályozatlan- és szabályozott láncreakció Atombomba és a hidrogénbomba

Az új blokkok üzemanyaga, a tervezési alapon túli balesetek kezelése. Hózer Zoltán MNT szeminárium, március 20.

Beszámoló az. Új nukleáris energiatermelési módszerek technológiai elemeinek fejlesztése (NUKENERG) pályázatról szeptember augusztus 31

A nukleáris üzemanyag és a reaktor aktív zónájának kezelése az atomerőműben

Új típusú fűtőelemek vízhűtésű reaktorokhoz

C15-Kampányhosszabbítás a Paksi VVER-440-es blokkokban

NEUTRON SUGÁRZÁS ELLENI BIOLÓGIAI VÉDELEM VIZSGÁLATA MONTE CARLO MODELLEZÉSSEL

A NUKLEÁRIS ÉS MÁS RADIOAKTÍV ANYAGOK ALKALMAZÁSA, TÁROLÁSA ÉS SZÁLLÍTÁSA FIZIKAI VÉDELMI ENGEDÉLYEZÉSÉNEK TAPASZTALATAI

Készítette: Sánta Kata Budapest, május 1.

ÚJ NUKLEÁRIS ENERGIATERMELÉSI MÓDSZEREK TECHNOLÓGIAI ELEMEINEK FEJLESZTÉSE

Atomreaktorok. Készítette: Hanusovszky Lívia

Lesz-e Tarlós-bringa Budapesten?

Vizsgálatok a Hermet program termohidraulikai modelljével kapcsolatban

RADIOAKTÍV ANYAGOK LÉGKÖRI KIBOCSÁTÁSAINAK ELEMZÉSE

MW Út egy új energiarendszer felé

Szimbiotikus atomenergia-rendszer vizsgálata

A nukleáris üzemanyag és a reaktor aktív zónájának kezelése az atomerőműben

ALLEGRO gázhűtésű gyorsreaktor CATHARE termohidraulikai rendszerkódú számításai

VVER-440 (V213) reaktor (főberendezések és legfontosabb üzemi jellemzők)

ALTERNATÍVA-E AZ ATOMENERGIA

Reaktivitás kompenzálás és szabályozás

Sugárbiztonsági tevékenység a nukleáris törvényszéki analitikában és a nukleáris biztosítéki rendszerben

Neutronabszorbens minták reaktivitás-értékességének meghatározása

AES Balogh Csaba

Nukleáris hulladékkezelés. környezetvédelem

A szabályozott láncreakció PETRÓ MÁTÉ 12.C

Maghasadás (fisszió)

Rea e k a ti t vitá t s á k om o pe p n e z n ál á ás á é s é szabályozás

TOL A MEGYEI SZILÁRD LEÓ FIZIKAVERSE Y Szekszárd, március óra 11. osztály

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

Sajtótájékoztató. Baji Csaba Elnök-vezérigazgató, MVM Zrt. az MVM Paksi Atomerőmű Zrt. Igazgatóságának elnöke

Maghasadás, atomreaktorok

Kivonat FSU204_KIV_V02. Célja: A PA Zrt. területén történő munkavégzés alkalmával betartandó szabályok ismertetése.

Budapest, február 15. Hamvas István vezérigazgató. MVM Paksi Atomerőmű Zrt. Sajtótájékoztató

A TERMÉSZETBEN SZÉTSZÓRÓDOTT NUKLEÁRIS ANYAGOK VIZSGÁLATA

Informatikai fejlesztések a hatékonyság növelése érdekében. Richter Gedeon Nyrt. Dr. Benkő Béla

1. melléklet Az OAH /2015 számú jegyzőkönyvhöz

Az értéktervezés aktuális minőségügyi és versenyképességi aspektusai

HATÓSÁGI SZABÁLYOZÁS WENRA MEGFELELÉSE, ÖREGEDÉSKEZELÉS ÖNÉRTÉKELÉSE

Energetikai mérnökasszisztens Mérnökasszisztens

Energetika II. (BMEGEENAEE4) házi feladat

MULTIMÉDIÁS TANSEGÉDLET A TV2-117A HAJTÓMŰ ÁLTALÁNOS FELÉPÍTÉSÉNEK BEMUTATÁSÁRA A MULTIMÉDIÁS TANSEGÉDLET FELÉPÍTÉSE, BEMUTATÁSA

KÖNNYŰ VÍZZEL MODERÁLT ATOMREAKTOROKBA*! URALKODÓ NEUTRON-ZAJ LOKÁLIS ÉS GLOBÁLIS KOMPONENSÉNEK

Bevezető a profit kb. 300% nem szabad ilyet csinálni piac-semleges opciós prémiumokból Call és Put opciókat shortoltunk hónapról hónapra

STRATÉGIAI KUTATÁSI TERV

SOLDIER PUMP A VEGYIPAR, A PETROLKÉMIAI IPAR, AZ ENERGETIKA, A KÕOLAJBÁNYÁSZAT ÉS FELDOLGOZÁS SZÁMÁRA, VALAMINT EGYÉB IPARI TERÜLETEKRE.

Alcoa préskovácsolt alumínium keréktárcsák. Tények és számok

Emissziócsökkentés és az elektromos közlekedés jelentősége október 7. Energetikai Körkép Konferencia

Átírás:

Fűtőelem konverzió a Budapesti Kutatóban Patriskov Gábor, Benkovics István MTA Energiatudományi Kutatóközpont 525 Budapest 4, Pf. 49, tel.: 392 2222 Az RERTR (Reduced Enrichment for Research and Test Reactors) program keretén belül folyamatban van a Budapesti Kutató magas dúsítású fűtőelemeinek lecserélése alacsony dúsításúakra. A cikkben bemutatjuk az átállás előzményeit, előkészítésének és folyamatának történetét, kezdve a megelőző számításoktól az első alacsony dúsítású zóna tervéig. Bevezető A Budapesti Kutató (BKR) könnyűvízzel moderált és hűtött, berilliummal (radiálisan) és könnyűvízzel (axiálisan) reflektált termikus. Feladata kettős, egyrészt a magyarországi neutronfizikai kutatásokhoz szolgáltat neutronokat, másrészt cél izotópok besugárzásával az orvostudományban és az iparban használt izotópok gyártásában vesz részt. A BKR építése egy a Szovjetunióval 955-ben kötött segítségnyújtási megállapodás alapján kezdődött 956-ban. A t 959-ben tették először kritikussá. Ezt követően 967-ben egy kisebb rekonstrukció eredményeként az eredeti 2 MW-os termikus teljesítményt 5 MW-ra növelték. A következő fejlesztésre a 80-as években került sor, célja a teljesítmény 0 MW-ra való emelése és a termikus neutronfluxus növelése volt. A rekonstrukció 990-ben fejeződött be, a felújított fizikai indítása 992 decemberében volt. Az első menetrend szerinti üzemi ciklusra 993 szeptemberében került sor [3]. A Globális Veszélycsökkentési Kezdeményezést az USA Energiaügyi Minisztériuma javasolta, amely a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség és számos további ország támogatását élvezi. A kezdeményezéshez a BKR több programon keresztül is csatlakozott 998-ban. Az első program a kutató- és tesztok nukleáris fűtőelemeinek dúsítás csökkentését célozza meg, amelynek keretén belül a BKR-ben használt magas dúsítású üzemanyagokat (friss üzemanyag U-235 dúsítása nagyobb 20%-nál) alacsony dúsításúra cserélik (friss üzemanyag 20% alatti U-235 izotópot tartalmaz). A második program az orosz gyártású magas dúsítású fűtőelemek Oroszországba való visszaszállítását célozza meg, amelynek keretén belül a kiégett magas dúsítású fűtőelemek kiszállítását 2008 szeptemberében részben megvalósították. Ezzel egy időben a kiszállítási program részeként megérkeztek a friss alacsony dúsítású fűtőelemek. A Budapesti Kutatóban használt fűtőelem típusok Az 967-es átalakításáig a ban 0%-os dúsítású EK-0- es fűtőelemeket használtak. Az átalakított VVR-SzM fűtőelemeket tartalmazott, amelyek dúsítása 36%-os volt. A fűtőelemek geometriája ekkor változott négyszög keresztmetszetűről hatszög keresztmetszetűre, és az aktív zónát Be-reflektorral vették körül [3]. 994-től VVR-M2 HEU (Highly-enriched Uranium) fűtőelemeket is helyeztek a zónába. Az új VVR-M2 LEU (Low enriched Uranium) fűtőelemek geometriája teljesen megegyezik a VVR M2 HEU fűtőelemekével. Az alacsony dúsítás ellenére a nagyobb urán sűrűség miatt a LEU fűtőelemek tartalmazzák a legtöbb U- 235 izotópot (. táblázat).. táblázat A fűtőelemek paraméterei Adat VVR-SzM VVR-M2 HEU VVR-M2 LEU Dúsítás [%] 36 36 9,7 Borítás anyaga Borítás vastagsága [mm] Elem vastagsága [mm] Hasadóanyag összetétel Hasadóanyag vastagsága az elemben [mm] Elemek száma a kötegben Nominális aktív hossz [mm] Egy köteg átlagos 235U tartalma {g] tisztaságú SzAV- tisztaságú SzAV- tisztaságú SzAV- 0,9 0,75 0,75 2,5 2,5 2,5 UAl4 eutektikum Al porral diszpergálva UO2+Al keverék UO2+Al keverék 0,7 0,98 3 3 3 600 600 600 38,9 44 50 Kontakt: patriskov.gabor@energia.mta.hu Beérkezett: október 4. Magyar Nukleáris Társaság, 203 Közlésre elfogadva: október 7.

A konverzió menetrendjének megalapozása Az alacsony dúsításra való átállásnak két módja lehetséges. Az első opció a teljes HEU zóna kirakása, és az új LEU zóna berakása. A fűtőelemek maximális kihasználtságának érdekében az előző megoldás nem lenne hatékony, továbbá új fizikai indítást igényelne, ezért a gyakorlatban egy másik lehetőséggel éltünk: vegyes zónakonfigurációkon keresztül valósítjuk meg az átállást. Zóna átrakási stratégiák A fűtőelemek dúsításától függetlenül az aktuális zónakonfigurációnak számos előírásnak és követelménynek kell egyszerre megfelelni. Ezek a következők: Az induló reaktivitás tartalék legyen elégséges a kívánt kampányhossz teljesítéséhez, az izotóp-besugárzáshoz szükséges reaktivitás biztosításához. Az abszorbens rudazatokra vonatkozó reaktivitás értékességek feleljenek meg az előírtaknak. A fűtőelemek ne lépjék túl a zónában való megengedett tartózkodási időt (max. 5 év), valamint a maximálisan megengedett kiégetettséget, de az utóbbit minél jobban közelítsék meg. A zónára vonatkozó teljesítmény egyenlőtlenségi korlátok ne sérüljenek. A vízszintes és függőleges besugárzó csatornák neutron fluxusa feleljen meg a felhasználói igényeknek; Törekedni kell az egyensúlyi zónára, hogy a zónaciklusok hasonlóak legyenek. A zónák átrakási stratégiájánál HEU, LEU és vegyes összetételű fűtőelemek esetén is közös elvet követünk [4]. A zónában töltött időtartam szerint a fűtőelemeket korcsoportokra osztjuk. Egy korcsoportban 38 zónapozíciót elfoglaló fűtőelem van. A fűtőelemek lehetnek egyes fűtőelemek (korcsoportonként 20 db), valamint hármas fűtőelem kötegek (korcsoportonként 6 db), az utóbbiakat a könnyebb zónán belüli mozgathatóság kedvéért három egyes fűtőelem egymáshoz kapcsolásával gyártják. Az egyensúlyi zónára való törekvés érdekében mindig ugyanannyi számú (egyes fűtőelemben számolva) fűtőelem kerül a zónába, ahány kikerült. A tiszta HEU zónában összesen 228 pozíció van fűtőelemekkel megtöltve (M-. ábra) míg ez a szám a LEU zónára 90-re csökken (M-2. ábra), tehát az utolsó átmeneti zónában két korcsoport fűtőelem kerül ki a zónába és csak egy korcsoport fog bekerülni. Zónaátrakáskor a zónában legrégebben benn lévő fűtőelemeket rakják ki. Az új konfiguráció betöltése a következő szerint alakul: a zóna belső pozícióiba a K rúd (lásd M- és M-2 melléklet) köré helyezik el a második korcsoportos fűtőelemeket. A nagyobb korcsoport számú fűtőelemek rendre a fiatalabb fűtőelem kötegek köré kerülnek, amíg el nem érjük a zóna legszélső pozícióit, ahol a legöregebb és legfiatalabb fűtőelem kötegeket telepítjük. A friss fűtőelemek zóna szélére való helyezését, a függőleges besugárzó csatornákban történő izotópgyártás hatékonysága követeli meg. Az átmeneti zónákban a LEU kötegek nagyobb U-235 tartalma miatt az egyenlőtlenségi tényezők limitsértéseire különös gondot kell fordítani. Ennek érdekében a zónában található, hármas besugárzó csatornákat (vízlyukakat) harmadik és negyedik korcsoportos fűtőelemekkel vesszük körbe, amely fűtőelemek kielégítik az egyenlőtlenségi tényezőkre kirótt megszorításokat. Megvalósíthatósági számítások Először a tisztán LEU zóna megvalósíthatóságának a számítására került sor. A számításokat a chicagói Argonne National Laboratory-val közösen készítette a KFKI AEKI. A munka során MCNP-t (Monte Carlo kód a részecske transzport számítására), DIF3D-t (véges differencia módszert használó 7 csoport diffúziós kód) és REBUS-DIF3D-t (a teljes zóna kiégés számítását végző kódot) használtak. Mivel az egyensúlyi HEU zónák 228 fűtőelemmel üzemeltek, ezért az előző fejezetben említett zónatervezési stratégia szerint a LEU egyensúlyi zónára is 228 fűtőelemmel végezték a számítást. Az eredmények szerint a három fűtőelem típus közül a LEU fűtőelemekkel működő egyensúlyi zóna képes a leghosszabb kampányok megvalósítására (VVR-SzM és VVR- M2 HEU kötegeknél 85 és 99 nap, addig a VVR-M2 LEU kötegnél 28 nap []). Ez a nagyobb U-235-ös tartalommal magyarázható. A nagyobb urántartalom ugyanekkor a 0 MW-os névleges teljesítményen a besugárzó csatornák termikus neutronfluxusának 0%-os csökkenésével jár []. Validációs számítások A validációs számítások során az AEKI által fejlesztett kódokat nemzetközileg elismert kódokkal hasonlították össze. Ebben a programban a MULTICELL (spektrumszámító és kevéscsoport állandó meghatározására alkalmas transzport kód) és KIKO3D kutatóos változatát (háromdimenziós nodális módszereket használó 2 csoport diffúziós kód) hasonlították össze rendre a WIMS-ANL és REBUS-DIF3D kódokkal. A számítások eredményeit az. ábra mutatja [2]. Átállás alacsony dúsítású fűtőelemekre A validálás és az előzetes számítások elvégzése után, 2009- ben az első vegyes zóna indulásával elkezdődött a négy kampányon keresztül tartó zónakonverzió. 2. táblázat Az átmeneti kampányok jellemző adatai Kampány NF HEU LEU N 28 N 29 2 N 30 3 N 3 4 N 32 LEU Ciklus [óra] (terv) Üzemóra [óra] 228 90 38 8x234 873 228 52 76 x234 2576 228 4 4 2x234 2809 228 76 52 0x234 2340 90 0 90 0x234 2340 * Tervezett dátum és üzemóra Indul 2009. december 200. október 20. június április 203. január* Leáll 200. június 20. május március november* Magyar Nukleáris Társaság, 203 2

.7.6.5.4 WIMS ENDF/B-VI MULTICELL ENDF/B-IV MULTICELL ENDF/B-VI k-inf.3.2. 0.9 0 50000 00000 50000 200000 250000 Kiégés [MWnap/tU]. ábra: VVR-SzM fűtőelemre vonatkozó spektrális számítások összehasonlítása [] 2. ábra: KIKO3D és REBUS programok összehasonlítása N zónára. (32 db fűtőelemszám VVR-SzM kötegek, az 993-ban induló friss zóna konfiguráció.) A 2. táblázatban az átmeneti kampányok legfontosabb adatai találhatók. Mivel LEU kötegekkel hosszabb kampányok tervezhetők [], a fűtőelemek számának csökkenésével igyekszünk elérni a kampány hosszának megtartását. Ez azt jelenti, hogy a negyedik vegyes zónát követő átrakáskor a két HEU korcsoportba tartozó 2x38 db egyes fűtőelemnek megfelelő kiégett üzemanyag helyett egy korosztálynyi (38 db) friss LEU fűtőelem kerül. Az első tisztán alacsony dúsítású zóna besugárzó csatornáinak bemérésére értelemszerűen még nem került sor. A számítások viszont rámutatnak, hogy a 90 fűtőelemmel ugyanolyan termikus neutronfluxusok is elérhetőek a zónában lévő csatornákban. A vízszintes és a Be-palástba épített függőleges csatornákban feltehetőleg tudjuk tartani az eddigi neutronfluxus szinteket. Összegzés A Budapesti Kutató zónakonverziója megfelelő ütemben halad, így 203-ra a N 32 kampányban már csak alacsony dúsítású fűtőelemekkel fog üzemelni. Az előzetes zónaszámításokra alapozva a kisebb zónával is sikerült kielégíteni a kutatási és izotópgyártási igényeket. A GRTI kezdeményezés további programjához igazodva, a kiégett magas dúsítású VVR-SzM és VVR-M2 üzemanyagokat valamint a 60-as években használt EK-0 fűtőelemeket 2008-ban visszaszállították Oroszországba. Hátra van még a kiszállítást megelőző kampányokból a zónából kikerülő, valamint a zónakonverzióban elhasznált magas dúsítású fűtőelemek visszaszállítása Oroszországba, amelyekre a fűtőelemek megfelelő mennyiségű ellenőrzött tárolása után kerülhet sor, a 200-es évek közepén. Irodalomjegyzék [] R. B. Pond, N. A. Hanan, J.E. Matos, Csaba Maráczy, A Neutronic Feasibility Study for LEU Conversion of the Budapest Research Reactor, Proceedings of the 2st International Meeting on Reduced Enrichment for Research and Test Reactors, Sao Paulo, Brazil, October 8-23, 998. [2] Hegyi György, Hordósy Gábor, Keresztúri András, Maráczy Csaba, Szilágyi Imre, Telbisz Margit, Temesvári Emese, A KIKO3D program validálása a Budapesti Kutató kampánytervezési számításaihoz, Budapest, Magyarország, 2006. [3] S. Tőzsér: Full scale reconstruction and upgrade of Budapest Research Reactor, Research Reactor Modernization and Refurbishment IAEA technical paper, Austria, Vienna 2009. [4] T. Hargitai: Refuelling Strategy at the Budapest Research Reactor, Proceedings of the 2nd International Meeting on Research Reactor Fuel Management, Bruges, Belgium, March 29-3, 998. Magyar Nukleáris Társaság, 203 3

Melléklet M-. ábra: az első átmeneti zóna képe Magyar Nukleáris Társaság, 203 4

M-2. ábra: Az alacsony dúsítású zóna térképe Magyar Nukleáris Társaság, 203 5