Published November 3, 2019 | Version v1
Publication Metadata-only

Study on Transmutation of Minor Actinides as Burnable Poison in VVER-1000 Fuel Assembly

Creators

  • 1. Institute for Nuclear Science and Technology
  • 2. Duy Tan University

Description

Thermal reactors have been considered as interim solution for transmutation of minor actinides recycled from spent nuclear fuel. Various studies have been performed in recent decades to realize this possibility. This paper presents the neutronic feasibility study on transmutation of minor actinides as burnable poison in the VVER-1000 LEU (low enriched uranium) fuel assembly. The VVER-1000 LEU fuel assembly was modeled using the SRAC code system, and the SRAC calculation model was verified against the MCNP6 calculations and the available published benchmark data. Two models of minor actinide loading in the LEU fuel assembly have been investigated: homogeneous mixing in the UGD (Uranium-Gadolinium) pins and coating a thin layer to the UGD pins. The consequent negative reactivity insertion by minor actinides was compensated by reducing the gadolinium content and boron concentration. The reactivity of the LEU assembly versus burnup and the transmutation of minor actinide nuclides were examined in comparison with the reference case. The results demonstrate that transmutation of minor actinides as burnable poison in the VVER-1000 reactor is feasible as minor actinides could partially replace the functions of gadolinium and boric acid for excess reactivity control.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم اعتبار المفاعلات الحرارية كحل مؤقت لتحويل الأكتينيدات الثانوية المعاد تدويرها من الوقود النووي المستهلك. وقد أجريت دراسات مختلفة في العقود الأخيرة لتحقيق هذا الاحتمال. تقدم هذه الورقة دراسة الجدوى النيوترونية حول تحويل الأكتينيدات الطفيفة كسم قابل للحرق في مجموعة وقود VVER -1000 LEU (اليورانيوم منخفض التخصيب). تم نمذجة مجموعة وقود اليورانيوم المنخفض التخصيب VVER -1000 باستخدام نظام كود SRAC، وتم التحقق من نموذج حساب SRAC مقابل حسابات MCNP6 والبيانات المرجعية المنشورة المتاحة. تم التحقيق في نموذجين لتحميل الأكتينيد الطفيف في مجموعة وقود اليورانيوم المنخفض التخصيب: الخلط المتجانس في دبابيس UGD (اليورانيوم- الجادولينيوم) وطلاء طبقة رقيقة بدبابيس UGD. تم تعويض الإدخال السلبي الناتج عن التفاعل بواسطة الأكتينيدات الثانوية عن طريق تقليل محتوى الجادولينيوم وتركيز البورون. تم فحص تفاعل مجموعة اليورانيوم المنخفض التخصيب مقابل الاحتراق وتحويل نويدات الأكتينيدات الثانوية بالمقارنة مع الحالة المرجعية. تظهر النتائج أن تحويل الأكتينيدات الثانوية كسم قابل للحرق في مفاعل VVER -1000 أمر ممكن لأن الأكتينيدات الثانوية يمكن أن تحل جزئيًا محل وظائف الجادولينيوم وحمض البوريك للتحكم في التفاعل الزائد.

Translated Description (French)

Les réacteurs thermiques ont été considérés comme une solution intermédiaire pour la transmutation des actinides mineurs recyclés à partir du combustible nucléaire usé. Diverses études ont été réalisées au cours des dernières décennies pour réaliser cette possibilité. Cet article présente l'étude de faisabilité neutronique sur la transmutation des actinides mineurs en tant que poison combustible dans l'assemblage de combustible VVER-1000 LEU (uranium faiblement enrichi). L'assemblage de combustible VVER-1000 LEU a été modélisé à l'aide du système de code SRAC, et le modèle de calcul SRAC a été vérifié par rapport aux calculs MCNP6 et aux données de référence publiées disponibles. Deux modèles de chargement mineur en actinides dans l'assemblage combustible UFE ont été étudiés : le mélange homogène dans les broches UGD (Uranium-Gadolinium) et le revêtement d'une couche mince sur les broches UGD. L'insertion de réactivité négative conséquente par les actinides mineurs a été compensée par la réduction de la teneur en gadolinium et de la concentration en bore. La réactivité de l'assemblage de LEU par rapport à la combustion et la transmutation des nucléides actinides mineurs ont été examinées en comparaison avec le cas de référence. Les résultats démontrent que la transmutation des actinides mineurs en tant que poison combustible dans le réacteur VVER-1000 est réalisable car les actinides mineurs pourraient remplacer partiellement les fonctions du gadolinium et de l'acide borique pour le contrôle de la réactivité excessive.

Translated Description (Spanish)

Los reactores térmicos se han considerado como una solución provisional para la transmutación de actínidos menores reciclados del combustible nuclear gastado. Varios estudios se han realizado en las últimas décadas para darse cuenta de esta posibilidad. Este documento presenta el estudio de viabilidad neutrónica sobre la transmutación de actínidos menores como veneno quemable en el conjunto de combustible VVER-1000 LEU (uranio poco enriquecido). El conjunto de combustible VVER-1000 LEU se modeló utilizando el sistema de código SRAC, y el modelo de cálculo SRAC se verificó con los cálculos MCNP6 y los datos de referencia publicados disponibles. Se han investigado dos modelos de carga de actínidos menores en el conjunto combustible de LEU: mezcla homogénea en los pines UGD (Uranio-Gadolinio) y recubrimiento de una capa delgada a los pines UGD. La consiguiente inserción de reactividad negativa por parte de los actínidos menores se compensó reduciendo el contenido de gadolinio y la concentración de boro. Se examinó la reactividad del ensamblaje de LEU frente al quemado y la transmutación de los nucleidos de actínidos menores en comparación con el caso de referencia. Los resultados demuestran que la transmutación de actínidos menores como veneno consumible en el reactor VVER-1000 es factible ya que los actínidos menores podrían reemplazar parcialmente las funciones del gadolinio y el ácido bórico para el control del exceso de reactividad.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة حول تحويل الأكتينيدات الثانوية كسم قابل للحرق في مجموعة وقود VVER -1000
Translated title (French)
Étude sur la transmutation des Actinides Mineurs en tant que Poison Brûlable dans l'Assemblage Combustible VVER-1000
Translated title (Spanish)
Estudio sobre la transmutación de actínidos menores como veneno quemable en el ensamblaje de combustible VVER-1000

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2989444545
DOI
10.1155/2019/5769147

Is supplement to
https://openalex.org/W74782868 (Other)
https://openalex.org/W4386059368 (Other)
https://openalex.org/W3197363958 (Other)
https://openalex.org/W3191167834 (Other)
https://openalex.org/W2975490385 (Other)
https://openalex.org/W2899269207 (Other)
https://openalex.org/W2087073618 (Other)
https://openalex.org/W2036138456 (Other)
https://openalex.org/W2011964562 (Other)
https://openalex.org/W1594308831 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1620413035
  • https://openalex.org/W172322010
  • https://openalex.org/W1965066483
  • https://openalex.org/W1971011083
  • https://openalex.org/W2007675830
  • https://openalex.org/W2021791157
  • https://openalex.org/W2026684108
  • https://openalex.org/W2030440891
  • https://openalex.org/W2088764933
  • https://openalex.org/W2139894518
  • https://openalex.org/W2565355788
  • https://openalex.org/W2731000087
  • https://openalex.org/W2774276649
  • https://openalex.org/W2791556145
  • https://openalex.org/W2943758342
  • https://openalex.org/W2947553249
  • https://openalex.org/W2962837246
  • https://openalex.org/W347774475