3.3 Bó nhiên liệu VVER-1000 với hàm lượng Boron trong chất tải nhiệt
3.3.1 Khảo sát thông số thiết kế Gd2O3 đối với bó nhiên liệu thiết
lượng Boron thấp
Việc ứng dụng các vi hạt chất hấp thụ để bù đắp cho hàm lượng Boron ở chất tải nhiệt cũng được tiến hành nghiên cứu. Trong thiết kế tham chiếu, hàm lượng Boron là 600 ppm. Nghiên cứu thiết kế được thực hiện cho hai trường hợp khi hàm lượng Boron giảm xuống 50% và 0%, tương ứng với hàm lượng Boron 300 ppm và 0 ppm. Khi hàm lượng Boron giảm, kỳ vọng thu được giá trị MTC âm sâu hơn trong quá trình cháy nhiên liệu. Việc hàm lượng Boron giảm có thể góp phần tối ưu hóa q trình vận hành của hệ thống thanh điều khiển vốn dĩ khá phức tạp cũng như làm giảm độ ăn mòn của các cấu trúc vật liệu. Trong các tính tốn cháy, hàm lượng Boron được giả thiết là khơng đổi trong q trình cháy.
Khi hàm lượng Boron giảm, thì cần lượng Gd2O3 nhiều hơn để bù vào lượng giảm Boron. Tuy nhiên, chất hấp thụ Gd2O3 chỉ được sử dụng để điều khiển đường cong hệ số nhân vô hạn trong giai đoạn đầu quá trình cháy (0 – 15 GWd/t). Do đó, tại giai đoạn sau đó của q trình cháy, sẽ khơng cịn chất hấp thụ ở thanh nhiên liệu. Tối ưu hóa các thơng số hạt Gd2O3 đã được thực hiện ở 02 mơ hình của bó nhiên liệu với 18 thanh nhiên liệu chứa hạt Gd2O3 được mơ tả ở Hình 3.6. Điều này có nghĩa rằng số thanh chứa chất hấp thụ và phân bố của chúng cố định. Đường kính vi hạt và hàm lượng đóng góp của vi hạt chất hấp thụ được khảo sát để thu được đường cong hệ số nhân tương tự như thanh nhiên liệu tham
chiếu. Rõ ràng các hạt có đường kính và hàm lượng đóng góp trong bó nhiên liệu lớn hơn so sánh với trường hợp 100% Boron. Q trình tối ưu hóa các thơng số Gd2O3 như đường kính vi hạt và hàm lượng đã được thực hiện. Kết quả tối ưu được tóm tắt trong Bảng 3.5.
Bảng 3.5: Các thơng số tối ưu của bó nhiên liệu thiết kế mới sử dụng Gd2O3 dạng vi hạt.
Mơ hình Hàm lượng Số thanh Đường kính Tỷ lệ thể tích PPF
Boron (ppm) Gd2O3 (µm) (%) Khơng có 600 – – – 1,067 chất hấp thụ Tham chiếu 600 12 – 5,0 1,160 Vi hạt hấp thụ 600 12 60 5,0 1,157 Mơ hình 1 600 18 300 3,33 1,105 Mơ hình 2 600 18 300 3,33 1,113 Mơ hình 1 300 18 320 5,5 1,120 Mơ hình 2 300 18 320 5,5 1,126 Mơ hình 1 0 18 360 8,0 1,129 Mơ hình 2 0 18 360 8,0 1,142