Entwicklung von Bewertungsmethoden für Umrüstungsstrategien bei Forschungsreaktoren von hochangereichertem (HEU) auf niederangereicherten (LEU) Brennstoff

Abstract

Im Rahmen eines vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) geförderten Eigenforschungsvorhabens, wurden Bewertungsmethoden für Umrüstungsstrategien von Forschungsreaktoren von hochangereichertem auf niedrigerangereicherten Brennstoff entwickelt. Hierzu wurde zunächst eine Übersicht zu weltweit durchgeführten und geplanten Umrüstungen erstellt. Des Weiteren wurde mit Hilfe des Programms Serpent ein Monte-Carlo Model eines Forschungsreaktors mit Kompaktkern und evolventer Plattengeometrie zur Berechnung neutronen-physikalischer Parameter erstellt sowie anhand des in ATHLET entwickelten Analysesimulators drei Störfälle thermohydraulisch analysiert. Als Referenz wurden Rechnungen für eine Auslegung mit hochangereichertem Brennstoff durchgeführt. In einem weiteren Schritt wurde eine Auslegung mit einer Anreicherung von 50 % 235U analysiert und mit der Auslegung mit hochangereichertem Brennstoff verglichen. As part of an in-house research and development project funded by the German Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety (BMU), evaluation methods for conversion strategies of research reactors from high-enriched to lower-enriched fuel were developed. To this end, an overview of conversions carried out and planned worldwide was first compiled. Furthermore, a Monte-Carlo model for the calculation of neutron-physical parameters of a research reactor with a compact core and involute plate geometry was created using the Serpent program, and three accidents were analyzed thermo-hydraulically using the analysis simulator developed in ATHLET. As a reference, calculations were performed for the current design with high-enriched fuel. In a further step, a design with an enrichment of 50 % 235U was analyzed and compared with the current design.