A neutronics feasibility study on utilization of a thinned cladding fuel design at Loviisa NPP Translated title: Studie zur Auswirkung eines dünneren Hüllrohrdesigns auf die Neutronenkinetik im Brennstoff für das KKW Loviisa

Abstract

Recently, an initiative has been made to improve the fuel economy of VVER-440 reactors by implementing a modification on the geometry of the current fuel assembly design. The proposed modification involves reduction of the fuel rod outer diameter from 0.91 cm to 0.89 cm by using 0.01 cm thinner cladding tubes than earlier. The design improvement would shift the neutronics of an under-moderated system slightly towards optimum moderation and, therefore, increase the reactivity of the assembly. In this paper, a neutronics feasibility study on utilization of the proposed new fuel design at Loviisa NPP is carried out. The study involves a comprehensive comparison of two individual equilibrium fuel cycles: one applying current TVEL 2 ^nd generation fuel design and another one where the new fuel design is used. In addition to equilibrium cycle characteristics, also cycle economics as well as back-end effects are considered. The study concludes that the proposed fuel design modification enables to improve the fuel economy of Loviisa NPP.

Kurzfassung

Vor kurzem wurde eine Initiative zur Verbesserung des Brennstoffverbrauchs von VVER-440-Reaktoren eine Änderung der Geometrie des aktuellen Brennelementdesigns gestartet. Die vorgeschlagene Modifikation beinhaltet die Reduzierung des Brennstabaußendurchmessers von 0,91 cm auf 0,89 cm durch Verwendung von 0,01 cm dünneren Hüllrohren als bisher. Die Designverbesserung würde die Neutronik eines untermoderierten Systems leicht in Richtung optimaler Moderation verschieben und damit die Reaktivität der Baugruppe erhöhen. In diesem Beitrag wird eine Machbarkeitsstudie zur Nutzung des vorgeschlagenen neuen Brennstoffdesigns im Kernkraftwerk Loviisa durchgeführt. Die Studie beinhaltet einen umfassenden Vergleich zweier individueller Gleichgewichts-Brennstoffkreisläufe: eines mit dem aktuellen TVEL-Design der zweiten Generation und eines mit dem neuen Design. Neben den Gleichgewichtszykluseigenschaften werden auch die Zyklusökonomie sowie Backend-Effekte berücksichtigt. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die vorgeschlagene Designänderung eine Verbesserung des Brennstoffverbrauchs des Kernkraftwerks Loviisa ermöglicht.