Critical sizes of standing nuclear burning waves in systems with external control

Abstract

The theory of standing waves of nuclear combustion in reactors having a flat, cylindrical or spherical shape of the core is developed. A spherical standing wave occurs when nuclear burning propagates radially from the center of the sphere, and ²³⁸UO₂ fuel moves to the center and is removed from the system. The stability limits of standing waves of nuclear burning are investigated. It has been established that for standing waves there are minimum (critical) sizes at which they exist. Mathematical modeling of standing waves using the MCNPX code was carried out and critical sizes of standing waves of various symmetries were determined.

Була розвинена теорія стоячих хвиль ядерного горіння в реакторах,маючих плоску, циліндричну та сферичну форму активної зони. Розглянуто сферичний реактор, в якому хвиля ядерного горіння рухається радіально від центру, а паливо – до центру реактора та вилучається із нього. При підживленні такої системи ²³⁸UO₂ в ній може існувати сферична стояча хвиля ядерного горіння. Показано, що для стоячих хвиль існують мінімальні (критичні) розміри, до яких вони існують. Впроваджено чисельне моделювання стоячих хвиль з використанням коду MCNPX та відзначені критичні розміри стоячих хвиль різної симетрії.

Развита теория стоячих волн ядерного горения в реакторах, имеющих плоскую, цилиндрическую или сферическую форму активной зоны. Сферическая стоячая волна возникает в случае, когда ядерное горение распространяется радиально от центра сферы, а топливо ²³⁸UO₂ двигается к центру и удаляется из системы. Исследованы границы устойчивости стоячих волн ядерного горения. Установлено, что для стоячих волн имеются минимальные (критические) размеры при которых они существуют. Проведено математическое моделирование стоячих волн с помощью кода MCNPX и определены критические размеры стоячих волн различной симметрии.