Изменение реактивности при выгорании топлива. Изменение нуклидного состава в нейтронном потоке описывается в основном
Нуклидный состав топлива получают из уравнений типа (1.2.13) с основными для каждого нуклида каналами реакций для актинидов (изотопов U, Pu, Am, Cm и др.). Решая эти уравнения, получаем нуклидный состав топлива для различных моментов времени и далее зависимость реактивности реактора в горячем отравленном состоянии от времени для различных схем перегрузок топлива при равных кампании топлива Ta и оперативном запасе реактивности (рис. 1.2.2).
Необходимость компенсации большой начальной реактивности для случая 1 привела к применению выгорающих поглотителей (ВП), превращающихся после захвата нейтрона в непоглощающие нуклиды: самоэкранирован-ных (СВП) и «гомогенных», т.е. работающих в том же потоке нейтронов, что и в топливе (ГВП) (рис. 1.2.3).
ВП снижают запас реактивности на выгорание примерно до нуля, но при этом требуют компенсации выбега реактивности в момент времени t*, что должно учитываться в балансе (1.2.1).
Примеры каналов наработки нуклидов. Основные реакции образования делящихся нуклидов из сырьевых приведены в уравнениях.
Некоторые каналы образования долгоживущих, высокоактивных и спонтанно делящихся нуклидов:
Наиболее перспективным является уран- плутониевый цикл, используемый в реакторах на быстрых нейтронах, в которых нуклиды 239Pu, 241Pu в быстром спектре обеспечивают наибольшее число нейтронов vag9и Va41а один нейтрон, поглощенный делящимся нуклидом. Число Va — 2 является мерой избыточного воспроизводства и максимально для отмеченного случая. Размещение сырьевого 232Th в боковой зоне воспроизводства БР позволяет вовлечь Th в основной U-Pu цикл и получить избыточный 233для использования в ТР, в спектре которых он является наилучшим по ядерным данным делящимся нуклидом.
Особой задачей, решаемой в настоящее время, является сжигание (трансмутация) в БР таких высокоактивных и долгоживущих элементов, как изотопы Np, Am, Cm. Трансмутация позволяет снизить активность окончательно захораниваемых высокоактивных отходов и облегчить экологические проблемы ядерной энергетики.