Фотонейтроны для нейтронозахватной терапии

29.12.2014 2014 - №04 Теплофизика и теплогидравлика

А.В. Варивцев И.Ю. Жемков

https://doi.org/10.26583/npe.2014.4.06

В рамках отечественных и зарубежных контрактов в реакторе БОР-60 испытываются различные виды топливных композиций, в том числе оксидных. Зачастую обогащение испытываемого ядерного топлива по делящимся нуклидам существенно меньше, чем обогащение штатного ядерного топлива реактора. Таким образом, число делений в единице объема и удельное тепловыделение в испытываемых топливных композициях существенно ниже, чем в штатном топливе. Штатные и экспериментальные твэлы являются источниками мгновенных и запаздывающих гамма-квантов, причем интенсивность этих источников пропорциональна скорости делений. Очевидно, что скорость делений ядерного топлива в экспериментальных твэлах ниже, чем в штатных. В связи с этим тепло в экспериментальных твэлах выделяется не только в результате деления ядер испытываемого топлива, но и за счет дополнительного радиационного нагрева гамма-излучением от штатных ТВС активной зоны. Широко распространенные расчетные коды, основанные на методе Монте-Карло, в прямом расчете не моделируют изменение изотопного состава ядерного топлива под облучением и, как следствие, образование и перенос запаздывающих гамма-квантов. Это является причиной недооценки расчетных значений тепловыделения в испытываемых топливных композициях. С помощью разработанной авторами методики проведены расчеты вклада составляющей от запаздывающих гамма-квантов в тепловыделение в испытываемых оксидных топливных композициях различного обогащения. Расчеты тепловыделения проведены с использованием прецизионного кода MCU-RR. Получена зависимость вклада запаздывающего гамма-излучения в тепловыделение от расположения экспериментальных ТВС в активной зоне. Показано, что пренебрежение запаздывающим гамма-излучением может привести к недооценке тепловыделения до 8%. Таким образом, разработанная методика позволяет повысить точность определения условий облучения экспериментальных твэлов с оксидным урановым и уран-плутониевым топливом.

Ссылки

1. Варивцев А.В., Жемков И.Ю., Ижутов А.Л., Крашенинников Ю.М. Реактор БОР-60 – база для испытаний материалов в обоснование инновационного развития ядерной энергетики / Сб. тез. докл. научно-практической конференции «Новые материалы для инновационного развития атомной энергетики». – Димитровград: ГНЦ НИИАР. – 2014 – С. 50–52
2. Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010 – 2015 годов и на перспективу до 2020 года: федеральная целевая программа [утв. Постановлением Правительства РФ от 03.02.2010г. №50].
3. Gomin E., Maiorov L. The MCU Monte Carlo Code for 3D Depletion Calculation // Proc. of Intern. Conf. on Mathem. and Comput., Reac. Phys., and Envir. Analyses in Nucl Applications, Sept. 27–30 1999. – Spain: Madrid, 1999. Vol. 2. PP. 997–1006.
4. Варивцев А.В., Жемков И.Ю. Уточненная методика расчета радиационного тепловыделения в реакторе БОР-60 // ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов. Вып. 4, 2012. – С. 31-38.
5. Варивцев А.В., Жемков И.Ю., Ишунина О.В. и др. Расчетно-экспериментальные исследования радиационного тепловыделения в реакторе БОР-60 // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2012. – №. 1. – С. 91–98.
6. Варивцев А.В., Жемков И.Ю. Расчетно-экспериментальные исследования радиационного тепловыделения в боковом экране реактора БОР-60 // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2013. – № 3. – С. 110–116.
7. Жемков И.Ю. Комплекс автоматизированного расчета характеристик реакторов на быстрых нейтронах / Сб. научных трудов. – Димитровград: ГНЦ НИИАР. 1996. Вып. 4. – С. 55–67.
8. Колобашкин В.М., Рубцов П.М., Ружанский П.А. и др. Расчет радиационных характеристик смеси продуктов деления в реакторах на тепловых и быстрых нейтронах // Нейтронная физика: Материалы IV Всесоюзной конференции по нейтронной физике. – М.: ЦНИИА-томинформ. 1977. Ч.4. – С.117–128.
9. Варивцев А.В., Жемков И.Ю. Тестирование уточненной методики расчета радиационного тепловыделения на периферии активной зоны реактора БОР-60 // ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов. Вып. 4, 2013. – С. 55–60.

ядерное топливо топливная композиция обогащение твэл экспериментальная ТВС радиационное тепловыделение гамма-квант гамма-излучение продукты деления

Ссылка для цитирования статьи: Варивцев А.В., Жемков И.Ю. Фотонейтроны для нейтронозахватной терапии. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2014. – № 4. – С. 52-59. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2014.4.06 .