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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter August 27, 2019

Fuel cycles with PK-3+ FAs for VVER-440 reactors

Brennstoffzyklen mit PK-3+-Brennelementen für VVER-440-Reaktoren
P. Mikoláš and J. Vimpel
From the journal Kerntechnik

Abstract

In order to increase the efficiency of fuel utilization at Dukovany NPP, the design of FA was changed by shroud removal and replacement with a structure called “Karkas”. Optimization of PK-3+ type FAs with different average enrichments was performed in order to find out those enrichment profiles with minimized non-uniform energy generation in FA (during burn-up). In addition, it was assumed that such a radial enrichment profile in FA could be achieved by making a change in the location of the fuel pin with a Gd2O3 burnable absorber – from the 2nd row to the 3rd row of pins from the edge of the fuel assembly on the fuel assembly diagonal. The aim of this study was to achieve a full quadruplicate cycle, every 15 months (approx. 450 days) at 1475 MWt nominal power. Preliminary results indicate that combination of PK-3+ and Gd-2M+ fuel assemblies does not show any unusual phenomena from the point of view of reactor physics. The proposed strategy is based on B1C33 cycle implemented at Dukovany NPP that is designed to be 395 FPDs. Already in the first “transient” cycle (34th) loaded with 60 fresh PK-3+ FAs and 12 Gd-2M++ CAs, the reached length at EOR is 424 FPDs, which means stretch-out 26 effective days. Averaged, the transition cycle stretch-out length is 23.5 effective days. For steady cycles, this average value is 19.2 effective days.

Kurzfassung

Um die Effizienz der Brennstoffausnutzung im Kernkraftwerk Dukovany zu erhöhen, wurde das Design der FA durch Entfernen der Hülle und Ersetzen durch eine Struktur namens „Karkas“ geändert. Es wurde eine Optimierung der PK-3+ Typ Brennelemente mit unterschiedlichen durchschnittlichen Anreicherungen durchgeführt, um jene Anreicherungsprofile mit minimierter ungleichmäßiger Energieerzeugung in FA (beim Abbrand) herauszufinden. Darüber hinaus wurde angenommen, dass ein solches radiales Anreicherungsprofil in Brennelementen durch eine Änderung des Ortes des Absorberstabs mit dem abbrennbaren Gd2O3 erreicht werden kann – von der zweiten Reihe in die dritte Reihe der Brennstäbe vom Rand des Brennelements auf der Brennelementdiagonalen aus gesehen. Ziel dieser Studie war es, alle 15 Monate (ca. 450 Tage) bei 1475 MWt Nennleistung einen vollständigen Vierfachzyklus zu erreichen. Vorläufige Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Kombination von PK-3+- und Gd-2M+-Brennelementen keine ungewöhnlichen Phänomene aus reaktorphysikalischer Sicht zeigt. Die vorgeschlagene Strategie basiert auf dem B1C33-Zyklus, der im KKW Dukovany implementiert wurde und auf 395 FPDs ausgelegt ist. Bereits im ersten „transienten“ Zyklus (34.), der mit 60 frischen PK-3+ FAs und 12 Gd-2M++ CAs beladen ist, beträgt die erreichte Zykluslänge 424 FPDs, was einer Verlängerung von 26 effektiven Tagen entspricht. Im Durchschnitt beträgt die Strecklänge des Übergangszyklus 23,5 effektive Tage. Für Gleichgewichtszyklen beträgt dieser Durchschnittswert 19,2 effektive Tage.


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References

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Received: 2019-02-14
Published Online: 2019-08-27
Published in Print: 2019-09-16

© 2019, Carl Hanser Verlag, München