Исследование работы генератора DT-нейтронов в стационарном и импульсно-периодическом режимах работы

В процессе исследования проводились расчеты пространственно-временных и стационарных нетронно-физических характеристик исследуемой установки, выполнялась оптимизация нейтронно-физических параметров, рассчитывалось влияние поглотителей на размножающие свойства среды и изменение режима работы установки с выгоранием топлива.
В результате исследования определены нейтронно-физические параметры на всех предполагаемых этапах эксплуатации реакторной установки.

Введение……………………………………………………………………………………………11
1 Характеристики ADS систем……………………………………………………………14
1.1 Общие сведения……………………………………………………………………………14
1.2 Проект MYRRHA…………………………………………………………………………21
1.3 Проект CLEAR……………………………………………………………………………..23
1.4 XT-ADS и EFIT…………………………………………………………………………….24
1.5 Прочие проекты……………………………………………………………………………25
2 Модель исследуемой установки……………………………………………………….26
2.1 Геометрическая модель………………………………………………………………..26
2.2 Расчетная модель………………………………………………………………………….29
3 Результаты моделирования……………………………………………………………..33
3.1 Пространственно-временные характеристики……………………………….33
3.2 Стационарные нейтронно-физические характеристики………………….35
3.3 Нейтронно-физическая оптимизация активной зоны……………………..37
3.4 Компенсация излишней реактивности бланкета установки……………39
3.5 Нестационарные изменения реактивности…………………………………….41
3.5.1 Температурный эффект реактивности………………………………………..41
3.5.2 Расчет топливной кампании……………………………………………………….42
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение……………………………………………………………………………………….48
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения..48
4.2 Анализ конкурентных технических решений…………………………………49
4.3 SWOT-анализ……………………………………………………………………………….51
4.4 Планирование выполнения работ по проекту и формирование
бюджета проектной работы…………………………………………………………………………..53
4.5 Расчет трудовых затрат на проектирование…………………………………..54
4.6 Бюджет научного исследования……………………………………………………58
4.6.1 Расчёт материальных затрат……………………………………………………….58
4.6.2 Расчёт затрат на специальное оборудование для научных работ….59
4.6.3 Заработная плата исполнителей………………………………………………….60
4.6.4 Отчисления во внебюджетные фонды………………………………………..62
4.6.5 Накладные расходы……………………………………………………………………63
4.6.6 Формирование бюджета затрат исследовательского проекта………63
4.7 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования……….64
4.8 Выводы по разделу……………………………………………………………………….65
5 Социальная ответственность……………………………………………………………67
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. .68
5.2 Эргономические требования к правильному расположению и
компоновке рабочей зоны исследователя………………………………………………………68
5.3 Производственная безопасность……………………………………………………69
5.3.1 Повышенный уровень электромагнитного излучения…………………70
5.3.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны……………………………….71
5.3.3 Превышение уровня шума………………………………………………………….72
5.3.4 Отклонение показателей микроклимата……………………………………..73
5.3.5 Психофизиологические факторы………………………………………………..74
5.3.6 Поражение электрическим током……………………………………………….75
5.3.7 Пожарная и взрывная беезопасность…………………………………………..78
5.4 Чрезвычайные ситуации……………………………………………………………….80
5.5 Выводы по разделу……………………………………………………………………….81
Заключение……………………………………………………………………………………….83
Список публикаций студента……………………………………………………………..84
Список литературы…………………………………………………………………………….86
Приложение А……………………………………………………………………………………91
Приложение Б………………………………………………………………………………….102

В процессе выполнения работы создана расчетная модель исследуемой
установки и проведены исследования ее стационарных и пространственно-
временных нейтронно-физических характеристик, а также динамики
энерговыделения.
Результаты пространственно-временного моделирования показали
возможность осуществления моделирования системы с заменой импульсного-
периодического режима работы установки на стационарный, что позволяет
существенно уменьшить объём компьютерных вычислений в расчётах
нейтронно-физических характеристик.
Проведена нейтронно-физическая оптимизация бланкета установки
путем изменения объемной доли топливной фракции в топливных ячейках, что
позволило уменьшить коэффициент неравномерности энерговыделения по
сечению бланкета с 1,25 до 1,05.
Проведено моделирование движения компенсирующих стержней,
благодаря чему коэффициент размножения нейтронов поддерживался на
уровне 0,98-0,99 при глубине выгорании топлива до 120 МВт·сут/кг(Th+Pu).
Результаты моделирования топливной кампании показали, что при
использовании текущей конфигурации источника дополнительных нейтронов
максимально возможная глубина выгорание топлива составит
160 МВт·сут/кг(Th+Pu). Для увеличения времени работы установки на одной
топливной загрузке необходимо повысить мощность источника нейтронов.
Список публикаций студента

1. Shamanin I.V., Bedenko S.V., Shmakov V.M., Modestov D.G., Knyshev
V.V. Lutsik I.O., Polozkov S.D. Power density dynamics in a nuclear reactor with an
extended in-core pulse-periodic neutron source based on a magnetic trap // Izvestiya
Wysshikh Uchebnykh Zawedeniy, Yadernaya Energetika. – 2020 – Vol. 2020 – № 2 –
p. 17–26. https://nuclear-power-engineering.ru/en/article/2020/02/02/
2. Shamanin I.V., Shmakov V.M., Modestov D.G., Bedenko S.V., Polozkov,
S.D., Prikhodko V.V., Arzhannikov, A.V. Neutron data field in a fission reactor core
with fusion neutron source at pulse-periodic operation // 47th Zvenigorod
International Conference on Plasma Physics and Controlled Fusion. – 2020 – Vol.
1647 – № 1 – p. 012007. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-
6596/1647/1/012007
3. Shamanin I.V., Bedenko S.V., Lutsik I.O., Polozkov, S.D., Arzhannikov,
A.V. Particularities of spatial kinetics of hybrid thorium reactor installation
containing the long neutron source based on magnetic trap // 14th International
Forum on Strategic Technology. – 2021 – Vol. 1019 – № 1 – p. 012037.
4. Шаманин И. В., Аржанников А. В., Приходько В. В., Шмаков В. М.,
Модестов Д. Г., Луцик И. О., Полозков С. Д., Беденко С. В. Гибридная «синтез-
деление» реакторная установка на ториевом топливе с источником
дополнительных термоядерных нейтронов // Сибирский физический журнал. –
2021. – Вып. 16 – С. 21–43.
http://phys.nsu.ru/vestnik/catalogue/2021/01/SJP_21T16V1_p21_p43.pdf
5. Масенко С.А., Полозков С.Д., Беденко С.В. Миграция актинидов в
геосистемах // X школа-конференция молодых атомщиков Сибири, Томск,
09.11.2020–13.11.2020. – Томск, 2020 – С. 59
http://школа-атомщиков.рф/upload/medialibrary/07c/07c2b85ab781bd4a9a636dde1
fbf8da0.pdf
6. Шаманин И.В., Луцик И.О., Беденко С.В., Полозков С.Д.
Поддержание гибридной установки с торий-содержащим топливом в
околокритическом состоянии за счёт управляемого источника nермоядерных
нейтронов // X школа-конференция молодых атомщиков сибири, томск,
09.11.2020–13.11.2020 – Томск, 2020 – С. 59
http://школа-атомщиков.рф/upload/medialibrary/07c/07c2b85ab781bd4a9a636dde1
fbf8da0.pdf
7. Полозков С.Д., Шаманин И.В., Беденко С.В. Поддержание гибридной
установки с торий-содержащим топливом в околокритическом состоянии за
счёт управляемого источника nермоядерных нейтронов // Cовременные
технологии, экономика и образование, Томск, 02.09.2020–04.09.2020 – томск,
2020 – с. 59 https://portal.tpu.ru/science/konf/methodconf/Сборник%20материалов
%20конференции