Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3577
Khorochev, Mikhail
Nutzung von Plutonium im Kugelhaufen-Hochtemperaturreaktor
107 S., 1998
In der vorliegenden Arbeit wird der Einsatz von Waffen- und Reaktorplutonium in Hochtemperaturreaktoren mit kugelförmigen Brennelementen behandelt. Als Anwendungsbeispiel wird eine modulare Anlage mit einer Leistung von 350 MWth im Detail untersucht.
Das Ziel der Arbeit bestand darin, die Möglichkeiten und Grenzen für einen effektiven Abbrand von Plutonium in Kugelhaufenreaktoren kennenzulernen. Unter Wahrung hoher Sicherheitsansprüche wurden Brennstoffkreisläufe identifiziert, welche für unterschiedliche Zielvorgaben optimiert wurden. Schließlich wurde ein Kompromiß zwischen gegenläufigen Optimierungszielen (z.B. hohe Vernichtungsrate oder geringerer Restgehalt an Plutonium im abgebrannten Kernbrennstoff) angestrebt.
Die rechnerischen Studien zu Plutoniumzyklen in Kugelhaufenreaktor wurden mit dem Programmzyklus VSOP durchgeführt.
Die Ergebnisse zeigen, daß der Kugelhaufenreaktor eine sehr gute Möglichkeit zum hochgradigen Abbrennen von Plutonium bietet. Dies gelingt, indem Plutonium in Feed-Kugeln und Uran vom Plutonium getrennt in Breed-Kugeln eingesetzt werden. Beide Kugeltypen durchlaufen den Reaktor unterschiedlich oft, bis daß sie ihre jeweiligen Zielabbrandwerte erreichen.
Aus der Übersichtstudie wurden zwei Referenzfälle hergeleitet, einer für den Einsatz von Reaktorplutonium in Verbindung mit Uran, der andere für Waffenplutonium in Verbindung mit Thorium als Brutstoff. Mit beiden Referenzzyklen läßt sich nachweisen, daß das Konzept des HTR-350-Modulreaktors ein sehr gutes Instrument zur Beseitigung beider Plutoniumarten darstellt.
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