Combustible resistente a la proliferación de mini-reactores con gadolinio quemable en la verificación del rendimiento del ciclo de operación de una sola pasada
Autores: Bess, John D.; Chang, Gray S.; Moo, Patrick; Foster, Julie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Combustible resistente a la proliferación de mini-reactores con gadolinio quemable en la verificación del rendimiento del ciclo de operación de una sola pasada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Nuclear
Palabras clave
Reactor nuclear
Combustible resistente a la proliferación
Absorbente quemable
Vida operativa
Rendimiento del núcleo
Reactividad excesiva
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Un reactor nuclear en miniatura es deseable para su implementación como una estación de energía nuclear localizada en apoyo a un suministro de energía libre de carbono. Se evalúan aspectos de combustible resistente a la proliferación junto con la carga de absorbente quemable natural para el rendimiento del ciclo de operación de una sola pasada, con el fin de minimizar la necesidad de reabastecimiento y operaciones de reordenamiento de combustible. La incorporación de 0.075 % en peso de Np proporciona vectores isotópicos de plutonio favorables a lo largo de una vida operativa de 5.5 años, proporcionando 35 MWe. El rendimiento del núcleo se evaluó utilizando un enfoque de verificación por comparación para diseños de núcleo con o sin Np y/o absorbente quemable de gadolinio. Se realizaron cálculos de quemado Monte Carlo a través del acoplamiento MCOS de MCNP y ORIGEN a un quemado alcanzable de ~62.5 GWd/t. Los resultados demuestran una penalización mínima al rendimiento del reactor debido a la adición de estos materiales en comparación con el diseño de referencia. El acoplamiento de un concepto de combustible resistente a la proliferación con una carga uniforme de absorbente quemable de gadolinio natural para combustible LEU+ (7.5 % en peso de U/U UO) proporciona consideraciones favorables de reactividad en exceso con preocupaciones minimizadas por residuos residuales adicionales y una distribución más uniforme de U no agotado en los ensamblajes de combustible descargados.
Descripción
Un reactor nuclear en miniatura es deseable para su implementación como una estación de energía nuclear localizada en apoyo a un suministro de energía libre de carbono. Se evalúan aspectos de combustible resistente a la proliferación junto con la carga de absorbente quemable natural para el rendimiento del ciclo de operación de una sola pasada, con el fin de minimizar la necesidad de reabastecimiento y operaciones de reordenamiento de combustible. La incorporación de 0.075 % en peso de Np proporciona vectores isotópicos de plutonio favorables a lo largo de una vida operativa de 5.5 años, proporcionando 35 MWe. El rendimiento del núcleo se evaluó utilizando un enfoque de verificación por comparación para diseños de núcleo con o sin Np y/o absorbente quemable de gadolinio. Se realizaron cálculos de quemado Monte Carlo a través del acoplamiento MCOS de MCNP y ORIGEN a un quemado alcanzable de ~62.5 GWd/t. Los resultados demuestran una penalización mínima al rendimiento del reactor debido a la adición de estos materiales en comparación con el diseño de referencia. El acoplamiento de un concepto de combustible resistente a la proliferación con una carga uniforme de absorbente quemable de gadolinio natural para combustible LEU+ (7.5 % en peso de U/U UO) proporciona consideraciones favorables de reactividad en exceso con preocupaciones minimizadas por residuos residuales adicionales y una distribución más uniforme de U no agotado en los ensamblajes de combustible descargados.