3.1 Bó nhiên liệu VVER-1000 với 12 thanh chứa Gd2O3 dạng vi hạt
3.1.2 Phân bố cơng suất trong bó nhiên liệu
Hình 3.3 và hình 3.4 trình bày phân bố cơng suất tương đối của bó nhiên liệu với đề xuất thiết kế mới sử dụng chất hấp thụ nơtrôn Gd2O3 dạng vi hạt tại các điểm cháy 0 GWd/t và 10 GWd/t.
Do ảnh hưởng của chất hấp thụ nơtrôn chủ yếu trong giai đoạn cháy từ 0 tới 10 GWd/t nên các so sánh về phân bố công suất và hệ số đỉnh công suất tập trung trong giai đoạn này. Phân bố công suất được biểu diễn trong 1/6 bó nhiên liệu do tính đối xứng hình học, và so sánh với thiết kế tham chiếu sử dụng Gd2O3 phân bố đều. Mật độ công suất tương đối tại các thanh nhiên liệu chứa chất hấp thụ tại điểm cháy 0 GWd/t tăng từ 0,366 lên 0,407 (tăng 11% so với thiết kế truyền thống) - Hình 3.3. Trong khi đó, mật độ cơng suất tương đối tăng nhẹ khoảng 0,8% đối với các thanh nhiên liệu có vị trí gần trung tâm của bó nhiên liệu. Giá trị hệ số đỉnh cơng suất PPF xuất hiện tại vị trí thanh nhiên liệu phía ngồi cùng của bó nhiên liệu giảm từ 1,167 về 1,156 (giảm 0,9%). Kết quả này chỉ ra rằng, xét theo vị trí thanh nhiên liệu của bó nhiên liệu mới, phân bố công suất tương đối giảm nhẹ khi sử dụng Gd2O3 dạng vi hạt. Tuy nhiên hệ số đỉnh công suất PPF của thiết kế mới giảm 0,9% so với thiết kế truyền thống là không đáng kể. Tại điểm cháy nhiên liệu 10 GWd/t ảnh hưởng của chất hấp thụ hầu như khơng cịn, phân bố cơng suất xấp xỉ với thiết kế tham chiếu như trên Hình 3.4. Độ lệch mật độ cơng suất tương đối tại các vị trí thanh nhiên liệu chứa vi hạt Gd2O3 giữa hai thiết kế nằm trong khoảng 1,8%. Giá trị PPF gần đúng với giá trị của thanh nhiên liệu tham chiếu (1,060).
Hình 3.3: Phân bố cơng suất trong bó nhiên liệu VVER-1000 với 12 thanh chứa Gd2O3 dạng vi hạt tại 0 GWd/t và so sánh với bó nhiên liệu tham chiếu. Đường kính vi hạt Gd2O3 tối ưu là 60 µm và hàm lượng đóng góp là 5,0%.
Hình 3.4: Phân bố cơng suất trong bó nhiên liệu VVER-1000 với 12 thanh chứa Gd2O3 dạng vi hạt tại 10 GWd/t và so sánh với bó nhiên liệu tham chiếu. Đường kính vi hạt Gd2O3 tối ưu là 60 µm và tỷ lệ đóng góp là 5,0%.
Hình 3.5 mô tả sự thay đổi của hệ số đỉnh cơng suất PPF theo độ sâu cháy của bó nhiên liệu mới sử dụng vi hạt Gd2O3 so sánh với thiết kế truyền thống và so sánh với thiết kế bó nhiên liệu khơng có chất hấp thụ. Kết quả cho thấy đối với bó nhiên liệu khơng có Gd2O3, phân bố công suất khá đồng đều và hệ số PPF nằm trong khoảng 1,04 – 1,07 trong suốt quá trình cháy từ 0 đến 40 GWd/t. Trong khi đó, các bó nhiên liệu thiết kế với chất hấp thụ Gd2O3 thì giá trị hệ số đỉnh công suất PPF cao hơn trong khoảng 0 – 10 GWd/t. Khoảng cháy này hoàn toàn phù hợp với sự ảnh hưởng của chất hấp thụ lên đường cong độ phản ứng. Sau thời điểm 10 GWd/t, hệ số đỉnh cơng suất xấp xỉ với giá trị của bó nhiên liệu không Gd2O3 và phân bố công suất tương đối theo các thanh nhiên liệu đồng đều hơn khi phần lớn các đồng vị hấp thụ nơtrơn đã bị cháy hết.
µm
Hình 3.5: Hệ số đỉnh cơng suất PPF theo độ sâu cháy của bó nhiên liệu gồm 12 thanh UO2 – Gd2O3.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, thông qua việc khảo sát tối ưu các thông