Hình 3.9 và hình 3.10 hiển thị sự phân bố công suất thanh nhiên liệu của bó nhiên liệu với thiết kế mới với 18 thanh nhiên liệu chứa vi hạt chất hấp thụ trong cả hai Mô hình 1 và Mô hình 2. Kết quả tính toán phân bố công suất của thanh nhiên liệu thiết kế mới thu được gần như phẳng hơn với thiết kế mới khi so sánh với thiết kế tham chiếu. Giá trị mật độ công suất tăng tại các thanh nhiên liệu ở vị trí trung tâm và giảm ở các vị trí ngoài cùng của bó nhiên liệu khi sử dụng 18 thanh chứa Gd2O3. Bó nhiên liệu với thiết kế gồm 18 thanh nhiên liệu chứa hạt này được sắp xếp sao cho phân bố các thanh nhiên liệu chứa vi hạt Gd2O3 đồng đều hơn trong bó nhiên liệu. So sánh với thiết kế tham chiếu, thiết kế mới này có các thanh nhiên liệu chứa lượng chất hấp thụ giảm đi ở trong các thanh nhiên liệu định xứ khu vực gần trung tâm của bó nhiên liệu, xấp xỉ với lượng tăng lên của các thanh chứa hạt hấp thụ được bố trí hình tròn gần phía ngoài cùng của bó nhiên liệu. Đề xuất các mô hình phân bố các thanh nhiên liệu chứa vi hạt hấp thụ này nhằm làm cho kết quả phân bố công suất đồng đều hơn trong bó nhiên liệu.
Bảng 3.4: So sánh hệ số đỉnh công suất PPF với bó nhiên liệu có 12 (60 µm) và 18 (300 µm) thanh chứa các hạt Gd2O3 tại các bước cháy trong khoảng 0 –10 GWd/t.
Hệ số đỉnh công suất PPF Gd2O3 dạng vi hạt
Độ sâu cháy Gd2O3 (12) 12 thanh 18 thanh 18 thanh (GWd/t) đồng nhất 60 µm 300 µm 300 µm (Mô hình 1) (Mô hình 2) 0 1,160 1,157 1,105 1,113 1 1,153 1,151 1,102 1,109 2 1,145 1,144 1,101 1,102 3 1,133 1,131 1,091 1,100 4 1,120 1,121 1,091 1,093 5 1,106 1,110 1,087 1,087 6 1,097 1,093 1,078 1,077 7 1,082 1,087 1,074 1,077 8 1,072 1,075 1,066 1,072 9 1,063 1,065 1,066 1,062 10 1,059 1,059 1,059 1,062
70
Hình 3.9: Phân bố công suất của bó nhiên liệu VVER-1000 gồm 18 thanh UO2 – Gd2O3 tại điểm cháy 0 GWd/t (Mô hình 1). Đường kính vi hạt chất hấp thụ tối ưu là 300 µm và tỉ lệ thể tích là 3,33% .
71
Hình 3.10: Phân bố công suất của bó nhiên liệu VVER-1000 gồm 18 thanh UO2 – Gd2O3 tại điểm cháy 0 GWd/t (Mô hình 2). Đường kính vi hạt chất hấp thụ tối ưu là 300 µm và tỉ lệ thể tích là 3,33% .
Kết quả tính toán phân bố công suất cho thấy độ lệch mật độ công suất lớn nhất khoảng 9,0%, ngoại trừ tại các vị trí của thanh nhiên liệu chứa vi hạt Gd2O3 thì độ lệch về phân bố công suất lớn hơn. Điều đó có thể được giải thích là do sự thay đổi vị trí phân bố của các thanh nhiên liệu chứa vi hạt Gd2O3 và hàm lượng đóng góp của vi hạt Gd2O3 trong mỗi thanh nhiên liệu ở trong hai mô hình thiết kế mới so với thiết kế tham chiếu. Kết quả tính toán giá trị mật độ công suất thanh nhiên liệu lớn nhất xuất hiện ở các thanh nhiên liệu được phân bố ở ngoài cùng của bó nhiên liệu trong cả hai Mô hình 1 và 2. Giá trị hệ số đỉnh công suất PPF trong hai Mô hình 1 và 2 lần lượt được xác định là 1,105 và 1,113.
Hình 3.11: Hệ số đỉnh công suất theo độ sâu cháy của bó nhiên liệu mới chứa 18 thanh UO2 – Gd2O3
Hình 3.11 mô tả quá trình thay đổi giá trị hệ số đỉnh công suất PPF với độ cháy sâu của bó nhiên liệu thiết kế mới với gồm 18 thanh nhiên liệu chứa hạt hấp thụ Gd2O3. Kết quả mô phỏng tính toán chỉ ra giá trị hệ số đỉnh công suất
PPF lần lượt là 1,105 và 1,113 xuất hiện tại điểm cháy 0 GWd/t tương ứng trong Mô hình 1 và Mô hình 2. Tiến hành so sánh với giá trị PPF của bó nhiên liệu tham chiếu (1,160), các giá trị PPF của thiết kế nhiên liệu mới này giảm khoảng 4,8% và 4,2% tương ứng trong Mô hình 1 và Mô hình 2. Kết quả nghiên cứu này một lần nữa khẳng định khả năng sử dụng chất hấp thụ dạng vi hạt trong thanh nhiên liệu đồng thời điều khiển độ phản ứng dư trong quá trình cháy và làm giảm hệ số đỉnh công suất PPF của bó nhiên liệu VVER-1000 chứa UO2 – Gd2O3.