Luận án nghiên cứu mô phỏng và cải tiến thiết kế bó nhiên liệu lò phản ứng VVER 1000v 320 sử dụng vi hạt gd2o3 bằng chương trình MVP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM

HOÀNG THANH PHI HÙNG

NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG VÀ CẢI TIẾN
THIẾT KẾ BĨ NHIÊN LIỆU LÒ PHẢN ỨNG
VVER-1000/V-320 SỬ DỤNG VI HẠT Gd2 O3
BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MVP

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

HÀ NỘI – 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM

HOÀNG THANH PHI HÙNG

NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG VÀ CẢI TIẾN
THIẾT KẾ BĨ NHIÊN LIỆU LỊ PHẢN ỨNG
VVER-1000/V-320 SỬ DỤNG VI HẠT Gd2O3
BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MVP

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử và hạt nhân
Mã số: 9 44 01 06

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Trần Hoài Nam
2. TS. Hồ Mạnh Dũng

Hà Nội – 2021


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn
của quý thầy PGS. TS. Trần Hoài Nam và TS. Hồ Mạnh Dũng. Các số liệu, kết
quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa
từng sử dụng để bảo vệ ở bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ của quý thầy cô, quý anh chị ở các đơn
vị liên quan cho việc thực hiện luận án đã cá nhân gửi lời cám ơn chân thành đến
họ. Các số liệu và tài liệu tham khảo sử dụng trong luận án được trích dẫn đầy đủ.

Tác giả luận án

Hồng Thanh Phi Hùng


ii

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian làm nghiên cứu sinh thực hiện đề tài “Nghiên cứu mô
phỏng và cải tiến thiết kế bó nhiên liệu lị phản ứng VVER-1000 sử dụng vi hạt
Gd2 O3 bằng chương trình MVP” tại Trung tâm Đào tạo hạt nhân, Viện Năng

lượng nguyên tử Việt Nam đến nay tơi đã hồn thành nội dung nghiên cứu và
hoàn thiện luận án tiến sĩ để bảo vệ các cấp. Để hồn thành được các nghiên cứu
này, tơi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ và góp ý nhiệt tình từ q thầy cơ,
đồng nghiệp, gia đình và bạn bè.
Tơi xin kính bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới quý thầy hướng dẫn là những
người thầy kính mến, hết lịng giúp đỡ, dạy bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi
nhất cho tôi trong suốt quá trình hồn thành luận án.
Tơi xin được gửi lời cảm ơn đến các chú, các anh đang công tác tại Viện
Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân (INST), Đại học Duy Tân (DTU). Đặc biệt, tôi
xin chân thành cảm ơn TS. Hoàng Văn Khánh (INST), TS. Phạm Như Việt Hà
(INST), ThS. Trần Việt Phú (INST), PGS.TS. Đặng Ngọc Toàn (DTU) đã giúp
đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện cũng như hồn thiện luận án này.
Tơi cũng xin cảm ơn các anh chị cán bộ Trung tâm Đào tạo - Viện Năng
lượng nguyên tử Việt Nam đã hỗ trợ các thủ tục cho tơi trong q trình học tập.
Xin gửi lời cảm ơn Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED), thông qua đề tài "Nghiên cứu thiết kế nhiên liệu mới và phân tích nhiễu
nơtron trong chuẩn đốn an tồn lị phản ứng hạt nhân", Mã số 103.04.-2017.20,
đã hỗ trợ tôi thực hiện nghiên cứu này. Luận án này là một phần nội dung của
nhiệm vụ Khoa học công nghệ đã được phê duyệt ở trên.
Xin chân thành cảm ơn bố mẹ hai bên gia đình, vợ và hai con gái yêu quý
đã luôn ở bên cạnh động viên, giúp tơi thêm nghị lực để hồn thành luận án.

NCS Hoàng Thanh Phi Hùng


iii

MỤC LỤC
MỤC LỤC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT . . . . . .

v

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

x

MỞ ĐẦU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1

1.2

6

Tổng quan về lò phản ứng VVER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

1.1.1

Sự phát triển của công nghệ VVER . . . . . . . . . . . . . .

6

1.1.2

Lò phản ứng VVER-1000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Chất hấp thụ nơtrơn sử dụng trong lị phản ứng . . . . . . . . . . . 11
1.2.1

Các chất hấp thụ nơtrôn phổ biến . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.2.2

Tiết diện hấp thụ hiệu dụng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.3

Các thiết kế chất hấp thụ nơtrơn trong bó nhiên liệu . . . . . . . . 17

1.4

Vấn đề tồn tại của thanh nhiên liệu chứa Gd2 O3 . . . . . . . . . . . 21

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

23

2.1

Phương trình vận chuyển nơtrôn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2

Chương trình MVP/GMVP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.3

2.2.1

Mô tả các chức năng MVP/GMVP . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.2.2

Điều kiện biên . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.2.3

Mơ hình hình học ngẫu nhiên

2.2.4

Tính tốn cháy với MVP_BURN . . . . . . . . . . . . . . . . 31

. . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Độ phản ứng và hiệu ứng nhiệt độ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3.1

Hệ số nhân nơtrôn và độ phản ứng . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.3.2

Hệ số phản hồi nhiệt độ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

2.4

Vùng hoạt và bó nhiên liệu lị phản ứng VVER-1000 . . . . . . . . . 40

2.5

Mơ phỏng bó nhiên liệu lò phản ứng VVER-1000 . . . . . . . . . . . 42

2.6

So sánh tính tốn bó nhiên liệu sử dụng chương trình MVP và SRAC 45

2.7

Kết luận chương 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51


iv
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ BÓ NHIÊN LIỆU CẢI TIẾN SỬ DỤNG
Gd2 O3 DẠNG VI HẠT
3.1

3.2

3.3

52

Bó nhiên liệu VVER-1000 với 12 thanh chứa Gd2 O3 dạng vi hạt . . 53
3.1.1

Hệ số nhân nơtrôn k∞ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

3.1.2

Phân bố công suất trong bó nhiên liệu . . . . . . . . . . . . . 59

Bó nhiên liệu VVER-1000 cải tiến với 18 thanh UO2 –Gd2 O3 . . . . 63
3.2.1

Phân bố các thanh nhiên liệu chứa Gd2 O3 . . . . . . . . . . 63

3.2.2

Khảo sát thông số thiết kế Gd2 O3 dạng vi hạt . . . . . . . . 65

3.2.3

Hệ số nhân nơtrôn vô hạn k∞ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

3.2.4

Phân bố công suất trong bó nhiên liệu mới . . . . . . . . . . 69

Bó nhiên liệu VVER-1000 với hàm lượng Boron trong chất tải nhiệt
thấp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.3.1

Khảo sát thông số thiết kế Gd2 O3 đối với bó nhiên liệu thiết
với hàm lượng Boron thấp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

3.3.2

Hệ số nhân nơtrôn vô hạn k∞ của bó nhiên liệu với hàm
lượng Boron thấp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

3.3.3

Phân bố cơng suất trong bó nhiên liệu với hàm lượng Boron
thấp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

3.3.4

Hệ số đỉnh công suất của bó nhiên liệu vơi hàm lượng Boron
thấp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

3.4

Hệ số phản hồi của chất làm chậm đối với bó nhiên liệu VVER-1000
sử dụng Gd2 O3 dạng vi hạt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

3.5

Kết luận chương 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

KẾT LUẬN

85

HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

87

DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ

88

TÀI LIỆU THAM KHẢO

89


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Ký hiệu

Tên gọi

η

Hệ số sinh nơtron

f

Hệ số sử dụng nơtron nhiệt

Lt

Xác suất khơng rị nơtrơn nhiệt

Lf

Xác suất khơng rị của nơtrơn nhanh

kef f

Hệ số nhân hiệu dụng

k∞

Hệ số nhân vô hạn

pcm

1 pcm =

1
=10−5 (per cent mille - Một phần
100000

nghìn phần trăm)
ppm

1 ppm =

1
=10−6 (parts per million - Một
1000000

phần triệu)
pr

Xác suất tránh hấp thụ cộng hưởng

ε

Hệ số phân hạch nhanh

wt%

Phần trăm về khối lượng

GWd/t

Đơn vị độ cháy (GW. Ngày/tấn nhiên liệu)


vi

Chữ viết tắt
Chữ viết tắt

Tiếng Việt

Tiếng Anh

AFS

Hệ thống cấp nước phụ trợ

Auxiliary Feedwater System

ANISN

Chương trình tính tốn dịch One Dimensional Discrete
chuyển theo phương pháp DO Ordinates Transport Code
(Discrete Ordinates) với tán with Anisotropic Scattering
xạ khơng đẳng hướng

BM

Bài tốn chuẩn

BenchMark

BOC

Giai đoạn đầu chu trình

Beginning Of Cycle

BP

Chất hấp thụ cháy được

Burnable Poison

BPP

Vi hạt hấp thụ cháy được

Burnable Poison Particle

CITATION

Chương trình tính tốn vùng Nuclear reactor core analysis
hoạt lò phản ứng hạt nhân

CFP

code system

Các hạt nhiên liệu được phủ Coated Fuel Particles
lớp chất hấp thụ nơtron

CG

Hình học tổ hợp

Combinatorial Geometry

CGVIEW

Cơng cụ vẽ và kiểm tra dữ Program

to

draw

cross-

liệu về mặt cắt hình học trong sectional views of MVP/GMVP và GMVP
CPSAR

Các thanh hấp thụ trong hệ Control
thống bảo vệ và điều khiển

ECCS

MVP calculation geometry
and

Protection

System Absorber Rods

Hệ thống làm mát vùng hoạt Emergency Core Cooling
khẩn cấp

System

EFPH

Giờ hoạt động toàn thời gian Effective Full Power Hour

EOC

Giai đoạn cuối chu trình

ENDF

Tập tin số liệu hạt nhân đã Evaluated
được đánh giá

FP

End Of Cycle
Nuclear

File

Sản phẩm phản ứng phân Fission Product
hạch

Data


vii
FBR

Lò phản ứng nhân nhanh

Fast Breeder Reactor

FR

Lò phản ứng nhanh

Fast Reactor

IBA

Thanh nhiên liệu tích hợp Integral Burnable Absorber
chất cháy

JENDL

Thư viện số liệu hạt nhân Japanese Evaluated Nuclear
Nhật Bản đã được đánh giá

Data Library

LEU

Uranium độ giàu thấp

Low Enriched Uranium

LICEM

Chương trình tính toán tạo Neutron Cross Section Lihệ thư viện tiết diện nơtron brary Production Code SysLICEM

tem for Continuous Energy
Monte Carlo Code MVP

LOCA

Sự cố mất nước tải nhiệt

Loss Of Coolant Accident

LWR

Lò phản ứng nước nhẹ

Light-Water Reactor

MCRDF

Chương trình mơ phỏng MC Packing
tính tốn hàm phân bố của to

simulation

calculate

code

distribution

nhiên liệu có dạng quả cầu function of hard spheres
đặc

by Monte Carlo method :
MCRDF

MTC

Hệ số nhiệt độ chất làm chậm Moderator

Temperature

Coefficient
MORSE

Chương

trình

mơ

phỏng The Multigroup Oak Ridge

MORSE cho nhiều nhóm Stochastic Experiment
nơtron tại phịng thí nghiệm
Oak Ridge
MPI

Bộ thư viện MPI

MVP

Chương
MVP

trình

Message Passing Interface
mơ

phỏng Continuous-energy

Monte

Carlo code MVP for neutron
and photon transport

NND

Phân bố láng giềng gần nhất Nearest
Distribution

Neighbor


viii
OECD/NEA

Tổ chức Hợp tác và Phát triển Organisation for Economic
Kinh tế/ Cơ quan năng lượng Co-operation
Development

nguyên tử quốc tế

and

/

N uclear

Energy Agency
PBR

Lị phản ứng đá cuội

Pebble Bed Reactor

PPF

Hệ số đỉnh cơng suất

Power Peak Factor

PVM

Máy tính ảo chạy song song

Parallel Virtual Machine

PWR

Lị phản ứng nước áp lực

Pressurized Water Reactor

STG

Thống kê hình học

Statistical Geometry

SRAC

Chương

trình

mơ

SRAC
VIM

phỏng Standard Reactor Analysis
Code

Chương trình mơ phỏng VIM The

continuous

energy

Carlo

neutron

sự truyền nơtron do ANL Monte

phát triển

transport’code at Argonne
National Laboratory

VVER

Lò phản ứng nước nhẹ

Water-Water

Energetic

Reactor
WABA

Thanh nhiên liệu hình vành WetAnnular
khuyên chứa chất hấp thụ Absorber
Al2 O3 / B4 C

Burnable


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1

Các phiên bản lò phản ứng VVER tương ứng với các thế hệ

cơng nghệ lị phản ứng [38]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

Bảng 1.2

Các thông số thiết kế cơ bản của lò phản ứng VVER-1000 [68]. 12

Bảng 1.3

Thành phần các đồng vị Gd trong tự nhiên và tiết diện hấp

thụ nơtrôn tại năng lượng 0,0253 eV (20 o C) [8]. . . . . . . . . . . . 15
Bảng 1.4

Các thông số vật lý của một số chất hấp thụ nơtrôn [62]. . . . 15

Bảng 2.1

Các mơ hình chuỗi cháy nhiên liệu trong MVP_BURN [49]. . 34

Bảng 2.2

Các thơng số chính vùng hoạt lị phản ứng VVER-1000 [55]. . 41

Bảng 2.3

Thơng tin bó nhiên liệu của một lò phản ứng VVER-1000.

Chất hấp thụ trong trường hợp này là Boron [50]. . . . . . . . . . . 42

Bảng 2.4

Các thông số thiết kế bó nhiên liệu UO2 – Gd2 O3 lò phản

ứng VVER-1000. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Bảng 2.5

Bảng hệ số nhân nơtrôn vô hạn k∞ tính bằng chương trình

MVP và so sánh với kết quả tính bằng chương trình SRAC và giá
trị trung bình chuẩn trong khoảng cháy 0–40 GWd/t. . . . . . . . . 48
Bảng 3.1

Hệ số nhân vô hạn k∞ của bó nhiên liệu với 12 thanh chứa

hạt Gd2 O3 có đường kính 40 – 100 µm tại các bước cháy trong
khoảng 0 – 10 GWd/t và so sánh với bó nhiên liệu tham chiếu. . . . 57
Bảng 3.2

Sự thay đổi số nguyên tử của hai đồng vị

155 Gd

và

157 Gd

trong thanh nhiên liệu UO2 – Gd2 O3 trong q trình cháy. Đường
kính vi hạt Gd2 O3 được lựa chọn là 60 µm. . . . . . . . . . . . . . . 58
Bảng 3.3

So sánh hệ số nhân vơ hạn k∞ của bó nhiên liệu có 18 thanh

chứa các hạt Gd2 O3 với bó nhiên liệu có 12 thanh nhiên liệu chứa
Gd2 O3 đồng nhất tại các bước cháy trong khoảng 0 – 10 GWd/t
(Mơ hình 1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Bảng 3.4

So sánh hệ số đỉnh cơng suất PPF với bó nhiên liệu có 12 (60

µm) và 18 (300 µm) thanh chứa các hạt Gd2 O3 tại các bước cháy

trong khoảng 0 –10 GWd/t. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69


x
Bảng 3.5

Các thơng số tối ưu của bó nhiên liệu thiết kế mới sử dụng

Gd2 O3 dạng vi hạt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74


xi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1

Hệ thống lị phản ứng VVER-1000 [26]. . . . . . . . . . . . . . 10

Hình 1.2

Thùng lị phản ứng VVER-1000 [68]. . . . . . . . . . . . . . . . 11

Hình 1.3

Tiết diện hấp thụ nơtrôn của một số đồng vị Gd, B, Er và Dy 13

Hình 1.4

So sánh tiết diện hấp thụ nơtrôn của một số đồng vị trong

dải năng lượng nơtrôn nhiệt [62]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Hình 1.5

Điều khiển độ phản ứng dự trữ của lò phản ứng với chất hấp

thụ.[10] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Hình 2.1

Sơ đồ mơ tả q trình tính toán cháy MVP [44]. . . . . . . . . 32

Hình 2.2

Sơ đồ mơ hình hình học thống kê trong MVP/GMVP [45]. . . 34

Hình 2.3

Mơ hình chuỗi cháy nhiên liệu u4cm6 cho các actinides [49]. . 35

Hình 2.4

Mơ hình chuỗi cháy nhiên liệu fp50bp16 cho các sản phẩm

phân hạch và các nhân nhiễm độc [49]. . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Hình 2.5

Mơ hình bó nhiên liệu lò phản ứng VVER-1000. . . . . . . . . 41

Hình 2.6

Cấu tạo vùng hoạt của lị phản ứng VVER-1000. [55] . . . . . 42

Hình 2.7

Cấu hình vùng hoạt (trái) và bó nhiên liệu (phải) lò phản

ứng VVER-1000. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Hình 2.8

Thanh nhiên liệu tiêu chuẩn lị phản ứng VVER-1000 [28]. . . 43

Hình 2.9

Mơ hình ơ mạng lục giác cho thanh nhiên liệu, ống dẫn, ống

dẫn trung tâm trong bó nhiên liệu VVER-1000. R1 và R2 là bán
kính trong và ngồi của vỏ bọc thanh nhiên liệu hoặc các thanh
dẫn [28]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Hình 2.10 Bó nhiên liệu lị phản ứng VVER-1000 với 12 thanh chứa UO2

– Gd2 O3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Hình 2.11 Mơ hình bó nhiên liệu VVER-1000 trong chương trình MVP.

45

Hình 2.12 Hệ số nhân vơ hạn k∞ theo độ sâu cháy của bó nhiên liệu
VVER-1000 có chứa Gd2 O3 trộn đều được tính tốn mơ phỏng
bằng chương trình MVP và SRAC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46


xii
Hình 2.13 Phân bố cơng suất trong bó nhiên liệu VVER-1000 với 12
thanh chứa Gd2 O3 đồng nhất sử dụng chương trình mơ phỏng tính
tốn MVP và SRAC [13]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Hình 2.14 Phân bố cơng suất trong bó nhiên liệu VVER-1000 với 12
thanh chứa Gd2 O3 đồng nhất sử dụng chương trình mơ phỏng tính
tốn MVP và BM [13]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Hình 3.1

Hệ số nhân vô hạn k∞ theo độ sâu cháy của bó nhiên liệu

VVER-1000 với 12 thanh chứa Gd2 O3 . a) Đường cong k∞ trong
khoảng cháy từ 0 đến 10 GWd/t. Đường kính vi hạt Gd2 O3 được
lựa chọn là 60 µm. b) So sánh đường cong k∞ theo độ sâu cháy với
đường kính vi hạt Gd2 O3 là 60 µm trong khoảng cháy từ 0 đến 40
GWd/t. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Hình 3.2

Sự thay đổi của

155 Gd

và

157 Gd

trong quá trình cháy của

thanh nhiên liệu UO2 – Gd2 O3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Hình 3.3

Phân bố cơng suất trong bó nhiên liệu VVER-1000 với 12

thanh chứa Gd2 O3 dạng vi hạt tại 0 GWd/t và so sánh với bó
nhiên liệu tham chiếu. Đường kính vi hạt Gd2 O3 tối ưu là 60 µm
và hàm lượng đóng góp là 5,0%. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Hình 3.4

Phân bố cơng suất trong bó nhiên liệu VVER-1000 với 12

thanh chứa Gd2 O3 dạng vi hạt tại 10 GWd/t và so sánh với bó
nhiên liệu tham chiếu. Đường kính vi hạt Gd2 O3 tối ưu là 60 µm
và tỷ lệ đóng góp là 5,0%. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Hình 3.5

Hệ số đỉnh công suất PPF theo độ sâu cháy của bó nhiên liệu

gồm 12 thanh UO2 – Gd2 O3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Hình 3.6

Hai mơ hình bó nhiên liệu VVER-1000 mới với 18 thanh UO2

– Gd2 O3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Hình 3.7

Đường cong hệ số nhân vơ hạn k∞ với độ sâu cháy của bó

nhiên liệu mới VVER-1000 chứa 18 thanh UO2 – Gd2 O3 trong Mơ
hình 1 ở giai đoạn đầu quá trình cháy (0 – 10 GWd/t). . . . . . . . 66


xiii
Hình 3.8

Đường cong hệ số nhân vơ hạn k∞ theo độ cháy sâu của bó

nhiên liệu mới VVER-1000 với 18 thanh UO2 – Gd2 O3 . Đường kính
tối ưu của hạt Gd2 O3 được lựa chọn là 300 µm và tỉ lệ thể tích là
3,33% cho cả hai Mơ hình. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Hình 3.9

Phân bố cơng suất của bó nhiên liệu VVER-1000 gồm 18

thanh UO2 – Gd2 O3 tại điểm cháy 0 GWd/t (Mơ hình 1). Đường
kính vi hạt chất hấp thụ tối ưu là 300 µm và tỉ lệ thể tích là 3,33% . 70
Hình 3.10 Phân bố cơng suất của bó nhiên liệu VVER-1000 gồm 18
thanh UO2 – Gd2 O3 tại điểm cháy 0 GWd/t (Mô hình 2). Đường
kính vi hạt chất hấp thụ tối ưu là 300 µm và tỉ lệ thể tích là 3,33% . 71
Hình 3.11 Hệ số đỉnh cơng suất theo độ sâu cháy của bó nhiên liệu mới
chứa 18 thanh UO2 – Gd2 O3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Hình 3.12 Đường cong k∞ với độ sâu cháy của bó nhiên liệu VVER-1000
với hàm lượng Boron trong chất tải nhiệt thấp. . . . . . . . . . . . . 75
Hình 3.13 Phân bố cơng suất của bó nhiên liệu VVER-1000 gồm 18
thanh UO2 – Gd2 O3 tại điểm cháy 0 GWd/t, trường hợp 50% Boron
(Mơ hình 1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Hình 3.14 Phân bố cơng suất của bó nhiên liệu VVER-1000 gồm 18
thanh UO2 – Gd2 O3 tại điểm cháy 0 GWd/t, trường hợp khơng có
Boron (Mơ hình 1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Hình 3.15 Phân bố cơng suất của bó nhiên liệu VVER-1000 gồm 18
thanh UO2 – Gd2 O3 tại điểm cháy 0 GWd/t, trường hợp 50% Boron
(Mơ hình 2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Hình 3.16 Phân bố cơng suất của bó nhiên liệu VVER-1000 gồm 18
thanh UO2 – Gd2 O3 tại điểm cháy 0 GWd/t, trường hợp khơng có
Boron (Mơ hình 2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Hình 3.17 Hệ số đỉnh cơng suất thanh nhiên liệu với độ cháy sâu của bó
nhiên liệu mới VVER-1000 chứa 18 thanh UO2 – Gd2 O3 và hàm
lượng Boron trong chất tải nhiệt thấp. . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Hình 3.18 Hệ số phản hồi theo nhiệt độ làm chậm với độ cháy sâu của
bó nhiên liệu mới VVER-1000 chứa 18 thanh UO2 – Gd2 O3 và hàm
lượng Boron thấp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83


1

MỞ ĐẦU
Vùng hoạt lò phản ứng VVER-1000 bao gồm 163 bó nhiên liệu UO2 với
các độ giàu khác nhau. Trong đó, một số bó nhiên liệu VVER-1000 được thiết kế
bao gồm một số thanh nhiên liệu chứa chấp hấp thụ nơtrôn (burnable absorber
= BA/ burnable poison = BP) được sắp xếp một cách hợp lý nhằm kiểm soát độ
phản ứng dự trữ cao và hệ số công suất cực đại của bó nhiên liệu trong giai đoạn

đầu của q trình cháy. Các thiết kế chất hấp thụ trong bó nhiên liệu lị phản
ứng năng lượng nhằm duy trì độ phản ứng của bó nhiên liệu lị gần như khơng
đổi (constant reactivity) trong giai đoạn đầu của quá trình cháy nhiên liệu (như
đối với các loại lò LWRs từ 0 – 10 GWd/t) để tránh việc xuất hiện độ phản ứng
cực đại, dễ dẫn đến xuất hiện đỉnh công suất trong q trình cháy [12]. Sau giai
đoạn đó, chất hấp thụ sẽ cháy hết, độ phản ứng của thanh nhiên liệu khi đã cháy
một phần sẽ cháy bình thường. Nhiều nghiên cứu thiết kế chất hấp thụ tích hợp
trong thanh nhiên liệu cùng với các nghiên cứu khảo sát ứng dụng các chất hấp
thụ khác nhau đã được thực hiện [3, 18, 29, 62]. Nghiên cứu về chất hấp thụ trong
thanh nhiên liệu để kiểm soát độ phản ứng dư và nâng cao đặc trưng an tồn lị
phản ứng đang là đề tài được nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới quan tâm [19,
47, 52, 66].
Chất hấp thụ có thể được trộn đều vào một số thanh nhiên liệu trong bó
nhiên liệu như trong các thiết kế truyền thống của lò phản ứng PWR và VVER,
hoặc được thiết kế là một lớp bọc bên ngồi viên nhiên liệu, cũng có thể được
thiết kế tích hợp với các ống dẫn trong bó nhiên liệu, hoặc các mơ hình kết hợp
sử dụng một số chất hấp thụ khác nhau [21, 35, 53]. Các chất hấp thụ nơtrôn phổ
biến với tỉ lệ cao các đồng vị có tiết diện hấp thụ nơtrơn cao như: Gd2 O3 (155 Gd,
157 Gd),

B4 C (10 B), ErO2 (167 Er), HfO2 , CdO [24, 59, 64].

Gd2 O3 là một trong những chất hấp thụ nơtrôn thường được sử dụng nhất
trong các thiết kế bó nhiên liệu lị phản ứng nước nhẹ LWRs do có tiết diện hấp
thụ nơtrơn cao của các đồng vị

155 Gd

và

157 Gd

[3]. Tiến hành trộn đều nhiên liệu

UO2 với khoảng vài phần trăm khối lượng Gd2 O3 , mục đích chính là kiểm sốt độ
phản ứng dư cao trong giai đoạn đầu (0 – 10 GWd/t) của quá trình cháy nhiên


2
liệu. Sau giai đoạn đó, phần lớn các đồng vị có tiết diện hấp thụ nơtrơn cao được
sử dụng làm chất hấp thụ trong các thanh nhiên liệu như 155 Gd và 157 Gd đã cháy
hết, khi đó độ phản ứng của bó nhiên liệu trở lại giống như bó nhiên liệu không
chứa chất hấp thụ [30, 48]. Tuy nhiên, do Gd2 O3 có độ dẫn nhiệt nhỏ hơn so với
độ dẫn nhiệt của nhiên liệu UO2 , nên khi trộn đều Gd2 O3 vào UO2 thì tạo ra hỗn
hợp nhiên liệu có độ dẫn nhiệt kém hơn so với nhiên liệu ban đầu chỉ có UO2 [25].
Đối với các nghiên cứu và thiết kế cải tiến nhiên liệu lò phản ứng, vấn đề
về hiệu quả sử dụng nhiên liệu và hiệu quả kinh tế là một trong những điểm mấu
chốt của quá trình nghiên cứu, các thiết kế nâng cao cơng suất hoạt động của lị
phản ứng (power upgrading) và thiết kế nhiên liệu với độ sâu cháy cao hơn (high
burnup fuel) đang được xem như những mục tiêu quan trọng [6, 15, 69]. Khi đó,
độ dẫn nhiệt cao của các thanh nhiên liệu sẽ là một trong những tính chất đặc
trưng của nhiên liệu trong các thiết kế cải tiến. Do đó, nghiên cứu cải thiện độ
dẫn nhiệt của nhiên liệu UO2 –Gd2 O3 là một trong những vấn đề đang được quan
tâm bởi nhiều nhóm nghiên cứu thực nghiệm trên thế giới [9, 36, 70].
Để làm tăng độ dẫn nhiệt của viên nhiên liệu UO2 chứa Gd2 O3 , kết quả
thực nghiệm chỉ ra rằng nếu Gd2 O3 được đưa vào các viên nhiên liệu dưới dạng
các hạt vi mơ, thay vì trộn đều với nhiên liệu UO2 như thiết kế thơng thường,
thì độ dẫn nhiệt chung của viên nhiên liệu sẽ cao hơn so với viên nhiên liệu trộn
đều UO2 –Gd2 O3 . Sử dụng cùng một lượng Gd2 O3 trong viên nhiên liệu, Gd2 O3 ở
dạng vi hạt có độ dẫn nhiệt của viên nhiên liệu cao hơn so với hỗn hợp nhiên liệu

trộn đều [32]. Điều đó có nghĩa rằng việc sử dụng các vi hạt Gd2 O3 sẽ giúp tăng
đáng kể độ dẫn nhiệt của viên nhiên liệu. Quá trình chế tạo các viên nhiên liệu
chứa các vi hạt Gd2 O3 cũng không quá phức tạp. Các vi hạt Gd2 O3 được trộn
với nhiên liệu UO2 với tỷ lệ thể tích xác định, sau đó được nén dưới áp suất cao
và nhiệt độ cao để tạo thành viên nhiên liệu.
Do các yêu cầu cấp thiết trên, đề tài NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG VÀ
CẢI TIẾN THIẾT KẾ BĨ NHIÊN LIỆU LỊ PHẢN ỨNG VVER1000/V-320 SỬ DỤNG VI HẠT Gd2 O3 BẰNG CHƯƠNG TRÌNH
MVP được thực hiện với mong muốn đóng góp một phần nhỏ trong lĩnh vực
tính tốn vật lý lị phản ứng.


3
Vấn đề đặt ra là khi sử dụng chất hấp thụ dưới dạng các hạt hấp thụ vi
mô, hiệu ứng tự che chắn (self-shielding effect) sẽ làm cho tốc độ cháy của chất
hấp thụ rất khác so với khi phân bố đồng nhất và đều. Ảnh hưởng của mơ hình
chất hấp thụ dạng vi hạt lên các đặc trưng hạt nhân của bó nhiên liệu sẽ khác so
với các thiết kế truyền thống. Do đó, về mặt tính chất vật lý, cần thực hiện các
nghiên cứu khảo sát tính khả năng sử dụng chất hấp thụ dạng vi hạt trong các
bó nhiên liệu thay cho thiết kế truyền thống.
Luận án tập trung vào các nghiên cứu tính tốn đặc trưng hạt nhân của bó
nhiên liệu lị phản ứng VVER-1000 có sử dụng Gd2 O3 . Các nghiên cứu tính tốn
được thực hiện nhằm giải quyết một số vấn đề sau:
1) Nghiên cứu tính khả thi trong việc ứng dụng Gd2 O3 dạng vi hạt trong
nhiên liệu lò phản ứng VVER-1000/V-320 nhằm điều khiển độ phản ứng dự trữ
và tăng hệ số truyền nhiệt của thanh nhiên liệu UO2 –Gd2 O3 .
2) Nghiên cứu thiết kế cải tiến bó nhiên liệu VVER-1000/V-320 có sử dụng
Gd2 O3 dạng hạt nhằm đồng thời điều khiển độ phản ứng dự trữ cao giống như
thiết kế truyền thống, giảm hệ số công suất cực đại theo vị trí thanh nhiên liệu,
và cải thiện hệ số truyền nhiệt của thanh nhiên liệu UO2 –Gd2 O3 . Các thông số
vi hạt chất hấp thụ được tối ưu hóa để thu được đường cong biểu diễn độ phản

ứng với độ cháy có hệ số đỉnh cơng suất PPF nhỏ hơn so với giá trị tham chiếu.
3) Nghiên cứu sử dụng chất hấp thụ dạng vi hạt để thiết kế bó nhiên liệu
VVER-1000/V-320 có hàm lượng Boron thấp hịa tan trong nước tải nhiệt, đồng
thời khảo sát ảnh hưởng của các thiết kế mới lên hệ số phản hồi nhiệt độ của chất
làm chậm.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án
Luận án tập trung nghiên cứu thực hiện các mục tiêu chính như sau:
• Nghiên cứu đánh giá tính khả thi khi sử dụng chất hấp thụ dạng vi hạt trong

thiết kế bó nhiên liệu VVER-1000/V-320 nhằm đạt được các đặc trưng hạt
nhân xấp xỉ với bó nhiên liệu truyền thống khi Gd2 O3 được trộn đều vào
nhiên liệu UO2 . Với việc khai thác ứng dụng đặc điểm các hạt Gd2 O3 cao


4
hơn đáng kể so với dạng bột trong hỗn hợp nhiên liệu UO2 – Gd2 O3 .
• Thiết kế bó nhiên liệu mới sử dụng Gd2 O3 dạng vi hạt nhằm đồng thời đạt

được hệ số nhân vô hạn xấp xỉ với thiết kế truyền thống, giảm hệ số đỉnh
công suất tại thanh nhiên liệu nóng nhất, và khai thác đặc điểm tăng hệ số
truyền nhiệt của thanh nhiên liệu chứa Gd2 O3 .
• Nghiên cứu khả năng sử dụng Gd2 O3 dạng vi hạt trong thiết kế cải tiến bó

nhiên liệu VVER-1000/V-320 với hàm lượng Boron trong chất tải nhiệt thấp.
Các đặc trưng hạt nhân của bó nhiên liệu mới này sẽ được khảo sát và so
sánh với bó nhiên liệu tham chiếu. Hàm lượng Boron trong chất tải nhiệt
thấp sẽ góp phần làm cho hệ số phản hồi nhiệt độ của chất làm chậm (MTC)
âm hơn, do đó tăng độ an tồn của lị phản ứng.
Do các hạt hấp thụ có kích thước nhỏ và được phân bố ngẫu nhiên trong

các thanh nhiên liệu, việc mô phỏng cấu hình này chỉ có thể thực hiện bởi chương
trình mơ phỏng Monte Carlo MVP. Trong luận án này, các mô phỏng tính tốn
thiết kế bó nhiên liệu được thực hiện bởi chương trình MVP và thư viện dữ liệu
hạt nhân JENDL-3.3.

Tóm tắt nội dung luận án
Nội dung luận án bao gồm 3 chương và phần kết luận:
Chương 1 trình bày tổng quan về lò phản ứng hạt nhân VVER-1000, thiết
kế chất hấp thụ nơtrơn trong lị phản ứng LWR, vấn đề tồn tại và mục tiêu nghiên
cứu của luận án.
Chương 2 trình bày phương pháp nghiên cứu sử dụng mơ phỏng Monte
Carlo với chương trình MVP.
Chương 3 trình bày chi tiết kết quả nghiên cứu khảo sát các đặc trưng hạt
nhân của bó nhiên liệu lị phản ứng VVER-1000/V-320 khi sử dụng chất hấp thụ
dạng vi hạt với đặc tính độ dẫn nhiệt của thanh nhiên liệu chứa chất hấp thụ vi
hạt tăng so với nhiên liệu truyền thống. Đánh giá tính khả thi về mặt đặc trưng
vật lý nơtrơn đối với mơ hình chất hấp thụ dạng vi hạt trộn nhẫu nhiên trong
nhiên liệu. Nghiên cứu thiết kế cải tiến bó nhiên liệu VVER-1000/V-320 sử dụng


5
chất hấp thụ Gd2 O3 dạng vi hạt nhằm đồng thời giảm hệ số công suất cực đại.
Khảo sát khả năng sử dụng chất hấp thụ dạng hạt cho thiết kế mới với nồng độ
Boron trong nước làm mát thấp.
Cuối cùng là phần kết luận, tóm tắt các kết quả đạt được trong luận án và
đề xuất các hướng nghiên cứu mở rộng.


6

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về lò phản ứng VVER
1.1.1. Sự phát triển của công nghệ VVER
VVER hay WWER (Water-Cooled Water-Moderated Energy Reactor) là
lò phản ứng năng lượng nước - nước được thiết kế và chế tạo bởi Liên Xô (cũ) từ
những năm 1950s. Các phiên bản của công nghệ lị phản ứng VVER được thiết
kế có cơng suất từ 300 MWe đến 1700 MWe, sử dụng nước nhẹ là chất làm chậm
và đồng thời là chất tải nhiệt, tương tự như các loại lò phản ứng nước áp lực
PWR. Thế hệ lò VVER đầu tiên được xây dựng từ những năm 1960 ở Liên Xơ
cũ. Năm 1964, lị phản ứng VVER đầu tiên (VVER-210) với công suất 210 MWe
được đưa vào vận hành là Unit 1 của nhà máy điện (NPP) Novovoronezh. Unit 2
(VVER-365) với công suất 365 MWe của nhà máy điện Novovoronezh được hoàn
thiện năm 1969. Cùng thời điểm đó phiên bản lị phản ứng VVER-440 được phát
triển với công suất lớn hơn và một số cải tiến về hệ thống tải nhiệt và sinh hơi.
Các lò phản ứng VVER-440 đầu tiên được xây dựng là Unit 3 và 4 của nhà máy
điện Novovoronezh năm 1971 và 1972. VVER có những đặc trưng riêng trong
thiết kế và giải pháp công nghệ [55]. Một số đặc trưng riêng của cơng nghệ lị
phản ứng VVER:
• Các bó nhiên liệu được thế kế với tiết diện ngang hình lục giác, được sắp xếp

trong vùng hoạt lò phản ứng tại các ơ mạng hình lục giác. Các thanh nhiên
liệu bên trong bó nhiên liệu được bố trí theo các ơ mạng hình tam giác.
• Hợp kim Zr-Ni được sử dụng làm vỏ bọc các thanh nhiên liệu.
• Sử dụng bình sinh hơi nằm ngang đảm bảo an toàn đối với các nguy cơ thường

gặp như sự ăn mòn cơ học hay nứt gãy do ăn mòn ứng suất (SCC),... của các
ống trao đổi nhiệt, một trong những nguyên nhân dẫn tới sự cố mất chất tải
nhiệt (LOCA);
• Khơng có các ống dẫn vào/ra ở đáy thùng lò;

7
• Sử dụng bình điều áp loại lớn đảm bảo khả năng an tồn của lị phản ứng do

tích trữ lượng nước làm mát lớn.
Các phiên bản cải tiến của VVER-440 tiếp tục được phát triển như phiên
bản V-230, với số thanh điều khiển giảm từ 73 xuống 37 nhờ việc sử dụng Boron
trong nước tải nhiệt. Trong khoảng thời gian từ 1973 – 1982, khoảng 14 lò phản
ứng phiên bản V-230 đã được xây dựng. VVER-440/V-230 sử dụng 6 vịng làm
mát sơ cấp với 6 bình sinh hơi nằm ngang, với hệ thống an tồn có độ dư gấp
đơi. Một phiên bản cải tiến khác là VVER-440/V-213 được trang bị hệ thống an
toàn khẩn cấp (ECCS) và hệ thống cấp nước phụ trợ (AFS) cũng như nâng cấp
các hệ thống khoanh vùng sự cố. Lò phản ứng VVER-1000 ra đời với các cải tiến
đáng kể so với các phiên bản lị phản ứng VVER thế hệ trước, trong đó có hệ
điều khiển tự động và hệ thống an tồn thụ động [68]. Lị phản ứng VVER-1000
có cơng suất điện 1000 MWe với 4 vịng làm mát sơ cấp có cấu trúc được bao bọc
bởi lớp vỏ nhà lò với hệ thống phun hơi nước giúp tải nhiệt dư cho nhà lò. Các
thiết kế lò phản ứng VVER-1000 được xây dựng kết hợp giữa các hệ thống kiểm
sốt an tồn chủ động (Active Safety System), các hệ thống an toàn thụ động
và các hệ thống an tồn nhà lị theo liên kết quy chuẩn với các lò phản ứng hạt
nhân thuộc thế hệ III. Phiên bản VVER-1000/V-320 được coi là phiên bản thiết
kế tiêu chuẩn của cơng nghệ lị VVER-1000, và đây là phiên bản mà chúng tôi sử
dụng các thơng số chính để tham khảo cho nghiên cứu của luận án này.
Dựa trên kinh nghiệm thiết kế và vận hành các lị VVER-1000/V-320, cùng
với sự tiếp thu cơng nghệ PWR và đáp ứng các yêu cầu mới của Liên Bang Nga
cũng như các quy chuẩn quốc tế. Liên Bang Nga đã cho ra đời các thiết kế mới
với nhiều cải thiện về độ tin cậy, khả năng đáp ứng an tồn và tính kinh tế
như VVER-1000/V-428, VVER-1000/V-392 và VVER-1000/V-421. Cơng nghệ lị
phản ứng nước nhẹ VVER đã được xây dựng và phổ biến ở nhiều nước trên thế
giới như Nga và các nước thuộc Liên bang Xô Viết cũ, ngồi ra có Trung Quốc,

Phần Lan, Đức, Hungary, Slovakia, Bulgaria, Ấn Độ, Iran, và một số nước khác
cũng đang lên kế hoạch phát triển điện hạt nhân với công nghệ VVER.
Các lò phản ứng nước nhẹ VVER-1000 phiên bản VVER-1000/V-320, VVER1000/V-428 và VVER-1000/V-392 được xây dựng từ việc phân tích, đánh giá


8
và đúc kết kinh nghiệm thiết kế, xây dựng, vận hành của Viện thiết kế OKB
Gidropress. Sau đó, chính Viện thiết kế OKB Gidropress đã nghiên cứu và phát
triển hệ thống an toàn thụ động cho thiết kế mới, thuộc thế hệ III+ (VVER-1200)
[67]. Các cải tiến của thiết kế VVER-1200 mới nhất hiện nay đã được thương mại
hóa:(1) Tối ưu cấu trúc của các hệ thống và kết hợp 2 nguyên tắc đảm bảo an
toàn thụ động và chủ động; (2) Tối ưu các thông số vận hành; (3) Tăng áp suất
thứ cấp của bình sinh hơi; (4) Cải tiến các loại vật liệu sử dụng để chế tạo các
thiết bị chính, cho phép thời gian vận hành của các thiết bị lên đến 60 năm; (5)
Cải tiến chu trình nhiên liệu với chu trình thay đảo lên đến 24 tháng; (6) Độ cháy
cực đại trong bó nhiên liệu là 70 MWd/kgU. Vùng hoạt của lò phản ứng hạt nhân
VVER-1200 gồm 163 bó thanh nhiên liệu và có 121 thanh hấp thụ của hệ thống
bảo vệ và kiểm soát (CPSAR) [39].
Bảng 1.1 thống kê một số phiên bản lò phản ứng VVER tương ứng với quá
trình phát triển của công nghệ theo thời gian và các quốc gia ứng dụng công nghệ
VVER.


Bảng 1.1: Các phiên bản lò phản ứng VVER tương ứng với các thế hệ cơng nghệ lị phản ứng [38].
1955–1975
Gen-I
Loại lò (Thiết kế)
VVER-210 (VVER-1) (Nga)
VVER-70 (VVER-2) (Đức)
VVER-365 (VVER-3M)

VVER-440 (V-179)
VVER-440 (V-230)
VVER-440 (V-270)

1966–2003
Gen-II
Loại lò (Thiết kế)
VVER-1000 (V-187) (Nga)
VVER-1000 (V-302) (Nam Ukraine)
VVER-1000 (V-338) (Nga, Ukraine)
VVER-1000 (V-320) (Nga,
Ukraine, Ukraine, Czech, Bulgaria)
VVER-440 (V-213) (Ukraine,
Phần Lan, Hungari, Slovakia,
Czech, Nga)

2000–2007
Gen-III
Loại lò (Thiết kế)
VVER-1000 (V-392) (Nga)
VVER-1000 (V-446) (Iran)
VVER-1000 (V-392B) (Nga)
VVER-1000 (V-412) (Ấn độ)
VVER-1000 (V-428) (T. Quốc)
VVER-640 (V-407) (Nga)
VVER-1000 (V-466B) (Nga)

2007 – Nay
Gen-III+
Loại lò (Thiết kế)

VVER-1200 (V-392M) (Nga)
VVER-1000 (V-491) (Nga)
VVER-1500 (V-448) (Nga)
VVER-640 (V-407) (Nga)
VVER-1000 (V-466B) (Bulgaria)
VVER-1200 (V-392 M) (Trung Quốc)

9


10
1.1.2. Lị phản ứng VVER-1000

Hình 1.1: Hệ thống lị phản ứng VVER-1000 [26].
Hình 1.1 mơ tả các hệ thống chính của lò phản ứng VVER-1000 bao gồm:
thùng lò, hệ thống tải nhiệt, bình sinh hơi, bơm tải nhiệt, ống tải nhiệt, bình điều
áp, hệ thống làm mát khẩn cấp vùng hoạt, ... Hình 1.2 mơ tả cấu trúc thùng lị
phản ứng VVER-1000. Bảng 1.2 mô tả các thông số thiết kế chính của hai phiên
bản lị phản ứng VVER-1000 là V-320 và V-428.
Vùng hoạt lò phản ứng VVER-1000 bao gồm 163 bó nhiên liệu UO2 với các
độ giàu khác nhau như 1,6 wt%, 2,4 wt%, 3,7 wt%, 4,4 wt%. Các bó nhiên liệu
có tiết diện ngang hình lục giác được sắp xếp vào các ơ mạng hình lục giác bên
trong vùng hoạt. Khoảng cách tâm của hai bó nhiên liệu cạnh (assembly pitch)
nhau là 23,6 cm. Mỗi bó nhiên liệu có 331 vị trí cho các thanh nhiên liệu và ống
dẫn (thanh điều khiển và thiết bị đo đạc), thông thường 312 vị trí thanh nhiên
liệu, 18 vị trí cho thanh điều khiển và 1 vị trí trung tâm là thanh nước cho thiết
bị đo đạc. Vị trí các thanh điều khiển trong ống dẫn có thể được dịch chuyển
trong q trình vận hành lị phản ứng nhờ hệ thống điều khiển cơ học.