Đường kính của các vi hạt Gd2O3 được tiến hành khảo sát và đồng thời thực hiện đánh giá ảnh hưởng của kích thước vi hạt lên đường cong hệ số nhân vô hạn trong giai đoạn 0 – 10 GWd/t. Hình 3.7 và Bảng ?? mô tả đường cong hệ số nhân vô hạn với đường kính vi hạt Gd2O3 nằm trong khoảng 200 – 360 µm ở Mô hình 1. Chi tiết giá trị hệ số nhân vô hạn tại các bước cháy được cho trong Bảng ??. Từ đó, giá trị đường kính vi hạt hấp thụ Gd2O3 tối ưu được lựa chọn là 300 µm, và các giá trị hệ số nhân vô hạn của bó nhiên liệu mới gần tương đương nhất so với thiết kế tham chiếu.
Đối với Mô hình 2 của bó nhiên liệu với 18 thanh chứa Gd2O3 đã đề xuất, do hai Mô hình thiết kế 1 và 2 gần như tương đương nhau, chỉ khác về vị trí các thanh nhiên liệu chứa Gd2O3, có thể dễ dàng dự đoán được các thông số thiết kế
µm µm µm µm
Hình 3.7: Đường cong hệ số nhân vô hạn k∞ với độ sâu cháy của bó nhiên liệu mới VVER-1000 chứa 18 thanh UO2 – Gd2O3 trong Mô hình 1 ở giai đoạn đầu quá trình cháy (0 – 10 GWd/t).
tối ưu của hạt Gd2O3 trùng với Mô hình 1. Do đó, các thông số thiết kế của chất hấp thụ Gd2O3 dạng vi hạt như đường kính vi hạt và tỉ lệ thể tích trong Mô hình 2 được lấy giống như giá trị tối ưu thu được trong khảo sát với Mô hình 1 đã được khảo sát và tối ưu, cụ thể là đường kính vi hạt 300 µm và hàm lượng đóng góp là 3,33%. Thực hiện mô phỏng tính toán chi tiết các đặc trưng hạt nhân của bó nhiên liệu.
Hình 3.8 mô tả đường cong hệ số nhân vô hạn k∞ với độ cháy nhiên liệu trong cả hai trường hợp đã được tối ưu hóa các thông số. Chúng tôi tiến hành so sánh đường cong hệ số nhân vô hạn của thiết kế tham chiếu và thiết kế mới với 12 thanh UO2 – Gd2O3, kết quả cho thấy sự tương đồng.
µm µm
Hình 3.8: Đường cong hệ số nhân vô hạn k∞ theo độ cháy sâu của bó nhiên liệu mới VVER-1000 với 18 thanh UO2 – Gd2O3. Đường kính tối ưu của hạt Gd2O3 được lựa chọn là 300 µm và tỉ lệ thể tích là 3,33% cho cả hai Mô hình.
68 Hệ số nhân vô hạn k∞
Gd2O3 dạng vi hạt
Độ sâu cháy Gd2O3 (12) 18 thanh Độ lệch 18 thanh Độ lệch 18 thanh Độ lệch 18 thanh Độ lệch (GWd/t) đồng nhất 200 µm (%) 240µm (%) 300 µm (%) 360µm (%) 0 1,166 1,153 -1,140 1,159 -0,620 1,166 -0,030 1,172 0,540 1 1,127 1,116 -0,910 1,121 -0,540 1,126 -0,060 1,131 0,410 2 1,127 1,118 -0,730 1,121 -0,520 1,125 -0,130 1,129 0,220 3 1,126 1,121 -0,520 1,123 -0,310 1,125 -0,080 1,128 0,170 4 1,125 1,124 -0,090 1,124 -0,130 1,125 -0,040 1,126 0,060 5 1,125 1,129 0,380 1,127 0,200 1,125 0,030 1,125 0,040 6 1,124 1,132 0,710 1,130 0,520 1,127 0,230 1,125 0,050 7 1,124 1,134 0,910 1,132 0,710 1,128 0,370 1,124 0,070 8 1,123 1,133 0,880 1,131 0,690 1,127 0,380 1,124 0,060 9 1,121 1,128 0,620 1,127 0,570 1,125 0,350 1,122 0,090 10 1,116 1,119 0,350 1,119 0,350 1,118 0,240 1,116 0,060
Bảng 3.3: So sánh hệ số nhân vô hạn k∞ của bó nhiên liệu có 18 thanh chứa các hạt Gd2O3 với bó nhiên liệu có 12 thanh nhiên liệu chứa Gd2O3 đồng nhất tại các bước cháy trong khoảng 0 – 10 GWd/t (Mô hình 1).