Вестник Кольского научного центра РАН. 2013, №3.

она нагревается только за счет поглощения энергии у-излучения и нейтронов, и ее температура по оценкам составляет 263 оС. Реакторная установка ОК-150 ледокола «Ленин» имела 3 реактора (см. табл. 1), которые различались конструкционным материалом оболочек твэл. В двух АЗ реакторов № 2 и № 3 в качестве материала оболочек твэл был применен цирконий-ниобиевый сплав. При этом загрузка 76 кг 235U при обогащении 5% позволила обеспечить в АЗ реактора №3 проектную энерговыработку 22.9 ГВт-сут. [5]. В АЗ 150-1ПС реактора №1 оболочки твэл были изготовлены из нержавеющей стали, что позволило достичь более высокой энерговыработки: на 25% выше планируемой, которая составляла величину 27.5 ГВт-сут. [5, 8 ]. Однако применение стали привело к увеличению начальной загрузки 235U до 129 кг и обогащения до 6.5%. Принятые для этой модели геометрические параметры твэл и обогащение оценены авторами статьи. Геометрия АЗ в модели ОК-150 представлена 6 цилиндрическими слоями: 3 слоя, включающие по 38 РК в центральной части АЗ, и 3 слоя по 37 РК в периферийной части. Активную зону окружают чередующиеся слои стали и воды. Для учета пространственной неоднородности распределения нейтронов всех энергий в ТВС при получении констант уравнения реактора выделяется элементарный объем АЗ - рабочий канал с окружающей его водой (1/219 часть объема АЗ). Поперечное сечение этого объема определяет элементарную реакторную ячейку, которая представлена чередующимися цилиндрическими слоями топлива, циркониевого сплава, воды (16-ти зонная ячейка). Преобразование рядов твэлов в цилиндрические слои выполнено при условии сохранения объема всех материалов реакторного объема ТВС. Топливный цикл моделируется при величине эксплуатационной энерговыработки АЗ, равной 21.3 ГВт-сут., которая близка к проектному значению 22.9 ГВт-сут. [5]. Реакторы типа ОК-900 и ОК-900А Двухреакторные энергетические установки ОК-900 и ОК-900А были спроектированы для более мощных ледоколов и с большим водоизмещением, чем ледокол «Ленин» с РУ ОК-150. Номинальные тепловые мощности их реакторов составляют 159 и 171 МВт, против 90 МВт для ОК-150. Обеспечение энергией новых РУ ледоколов «Ленин», «Арктика», «Сибирь» потребовало изменения характеристик их реакторов при прежних базовых решениях. Это те же водо-водяные реакторы корпусного типа с АЗ канального типа. Изменения коснулись характеристик активных зон новых РУ. Одноходовые АЗ состоят из 241 РК укороченной длины. Их топливная часть, определяющая высоту АЗ, имеет длину ~ 1 м. Рабочий канал имеет 54 твэла диаметром 5.8 мм. Шаг размещения РК увеличен до 72 мм, что привело к увеличению диаметра АЗ до 1.17 м. Предположено, что основной конструкционный материал АЗ - нержавеющая сталь (как в реакторе № 1 ОК-150), а в качестве топливной композиции рассматриваются интерметаллид UAl3+Al или кермет UO 2 +Al. Геометрия моделей реакторов ОК-900 и ОК-900А и соответствующих реакторных ячеек построена аналогично модели реактора ОК-150 (см. рис. 1). Применяются, как и в случае ОК-150, многозонные одномерные цилиндрические модели реактора и реакторной ячейки, эквивалентные по объему и материальному составу рабочему каналу. Самым важным параметром разрабатываемых математических моделей является энерговыработка активных зон, определяющая накопление осколков деления и актинидов. Поясним выбор ее величины. Анализ данных по средним показателям работы РУ атомных судов с 1970 по 1999 гг. [ 8 ] показал, что энерговыработки реакторов №1 ледоколов «Ленин», «Арктика» и реактора №2 ледокола «Сибирь» составляют (при отработке 16 АЗ) 45, 65 и 72 МВт-сут. соответственно. Однако необходимо знать эксплуатационные параметры именно тех реакторов, которые разгружались на ПТБ «Лепсе». Показательно в этом отношении, что реакторы а/л «Ленин» с ОК- 900 в навигациях 1978-1979 гг. работали непрерывно 390 сут., а реакторы а/л «Сибирь» в период 1978-1979 гг. - 410 сут. [9]. Заметим, что среднестатистический годовой эксплуатационный период для этих реакторов равен 230-235 сут. Поэтому следует предполагать, что энерговыработка этих реакторов превышала средний уровень. 14