A gadolínium-oxidot (Gd2O3) kiégő méregként számos könnyűvizes reaktorban alkalmazzák nagy neutronabszorpciós hatáskeresztmetszete és urán-dioxidban való jó elkeverhetősége miatt. A Gd2O3 azonban csökkenti az UO2-Gd2O3 üzemanyag hővezető képességét, ami magasabb tablettahőmérsékletet eredményez. Ennek elkerülése érdekében jelenleg a kiégő mérget tartalmazó üzemanyag-tablettákban alacsonyabb 235U-dúsítást alkalmaznak. Azonban a legnagyobb abszorpciójú Gd-izotópokkal (155Gd és 157Gd) dúsított gadolínium felhasználása lehetővé teheti az üzemanyag gadolíniumtartalmának csökkentését, ami javítja az üzemanyag-tabletta hővezető képességét és az üzemelés gazdaságosságát. Ebben a cikkben a 155Gd-izotóppal dúsított gadolínium-oxidot tartalmazó, VVER-1200 típusú reaktor kazettamodellje, valamint a Novovoronyezsi Atomerőműben alkalmazott, természetes gadolíniumot tartalmazó üzemanyag-kazetta modelljei kerülnek összehasonlításra az MCU-PTR Monte-Carlo-alapú program segítségével, a kiégésfüggő végtelen sokszorozási tényező, az izotópkoncentrációk és a neutronfluxus alapján.
Evaluation fuel cycle extention of the VVER-1200 reactor with Monte Carlo code with use of Gd-155 poisoning isotope
Gadolinium oxide (Gd2O3) is used as a burnable poison in many light water reactors due to its large neutron absorption cross section and good miscibility in uranium dioxide. However, Gd2O3 reduces the thermal conductivity of the UO2-Gd2O3 fuel, resulting in a higher tablet temperature. In order to avoid this, currently a lower 235U enrichment is used in the fuel pellets that contain the burnable poison. However, the use of gadolinium that is enriched with Gd isotopes with the highest absorption (155Gd and 157Gd) may make it possible to reduce the gadolinium content of the fuel, which improves the thermal conductivity of the fuel pellet and the economy of operation. In this study, the fuel assembly (FA) model of the reactor of type VVER-1200 containing gadolinium oxide enriched with the 155Gd isotope, and the models of the FA containing natural gadolinium used in the Novovoronezh power plant are compared using the MCU-PTR Monte Carlo program, based on the burnup-dependent infinite multiplication factor, the isotope concentrations and the neutron flux.
