Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Атомные станции малой мощности для энергоснабжения арктических регионов: оценка радиоактивности отработавшего ядерного топлива

23.03.2018 2018 - №01 Топливный цикл и радиоактивные отходы

В.А. Наумов С.А. Гусак А.В. Наумов

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2018.1.08

УДК: 620.98:621.039

Целью работы является изучение массового состава долгоживущих радионуклидов, накапливающихся в топливном цикле реакторов атомных станций малой мощности (АСММ), а также долгоживущей радиоактивности отработавшего ядерного топлива этих реакторов.

Выполнен анализ опубликованных материалов по проектам АСММ с реакторами, охлаждаемыми водой под давлением (типа ВВЭР) и свинцово-висмутовой эвтектикой (типа СВБР). Получена информация по параметрам топливного цикла, конструкции и материалам активных зон, термодинамическим характеристикам теплоносителей первого контура реакторных установок различного типа. Разработаны математические модели топливных циклов активных зон реакторных установок типа АБВ, КЛТ-40С, РИТМ-200М, УНИТЕРМ, СВБР-10 и СВБР-100. Для математического моделирования топливных циклов применен программный комплекс КРАТЕР, в котором плотность потока нейтронов определяется в рамках многогруппового диффузионного приближения, а гетерогенность активных зон учитывается с помощью альбедного метода в модели реакторной ячейки. Выполнены расчетные исследования кинетики выгорания изотопов стартовой топливной загрузки (235U, 238U) и накопления долгоживущих продуктов деления (85Kr, 90Sr, 137Cs, 151Sm) и актиноидов (238,239,240,241,242Pu, 236U, 237Np, 241Am, 244Cm) в активных зонах рассмотренных реакторных установок АСММ. Полученная информация позволила оценить радиационные характеристики отработавшего ядерного топлива и выполнить сопоставление долгоживущей радиоактивности облученного топлива реакторов АСММ и их прототипов (транспортных реакторов). Это сопоставление позволило сделать вывод о принципиальной возможности, с точки зрения радиационной безопасности, применения технологии обращения с ОЯТ, используемой на реакторах-прототипах, в транспортно-технологических схемах обращения с ОЯТ реакторов АСММ.

Ссылки

  1. Стратегия развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года. – Утверждена Президентом РФ 8 февраля 2013 г. № Пр-232. Электронный ресурс: http://government.ru/news/432/ (дата обращения: 15.01.2015).
  2. Адамов Е.О. Состояние разработок АСММ в мире и России, приоритеты и перспективы их создания. Электронный ресурс: http://www.innov-rosatom.ru/files/articles/5e334977fec5bf72d7dedcb904a914c0.pdf (дата обращения: 06.10.2015).
  3. Воропай Н.И., Санеев Б.Г., Иванова И.Ю., Ижбулдин А.К. Сравнительная эффективность использования атомных станций малой мощности в локальных энергосистемах на востокеРоссии / Атомные станции малой мощности: новое направление развития энергетики: Т.2. – М.: Академ-Принт, 2015. – С. 59-71.
  4. Мельников Н.Н., Конухин В.П., Наумов В.А., Гусак С.А. Реакторные установки для энергоснабжения удаленных и труднодоступных регионов: проблема выбора // Вестник МГТУ: Труды Мурманского государственного технического университета. – 2015. – Т. 18. – № 2. – С. 198-208.
  5. Петрунин В.В., Гуреева Л.В., Фадеев Ю.П., Шмелев И.В., Лепехин А.Н., Удалищев С.В. Перспективы развития атомных станций с реакторами малой и средней мощности / Атомные станции малой мощности: новое направление развития энергетики: – Т. 2. – М.: Академ-Принт, 2015. – С. 36-49.
  6. Санеев Б.Г., Иванова И.Ю., Тугузова Т.Ф., Франк М.И. Роль атомных станций малой мощности в зонах децентрализованного энергоснабжения на Востоке России / Атомныестанции малой мощности: новое направление развития энергетики. – М.: Наука, 2011. – С. 88-100.
  7. Макаров В.И., Пологих Б.Г., Хлопкин Н.С., Митенков Ф.М., Панов Ю.К., Полуничев В.И., Яковлев О.А. Опыт создания и эксплуатации реакторных установок гражданских судов // Атомная энергия. – 2000. – Т. 89. – Вып. 3. – С. 179-188.
  8. Игнатьев С.В., Забудько А.Н., Зродников А.В., Панкратов Д.В., Тошинский Г.И. Выгрузка, хранение и последующее обращение с ОЯТ жидкометаллических реакторов: состояние и проблемы // Научные и технические проблемы обеспечения безопасности при обращении с ОЯТ и РАО утилизируемых АПЛ и НК с ЯЭУ / Мат. Межд. научн. семинара. В 2-х т. – М.: Комтех-Принт, 2007. – Т. 1. – С.189-208.
  9. Наумов В.А, Рубин И.Е., Днепровская Н.М. Программный комплекс КРАТЕР для расчета нейтронно-физических характеристик тепловых ядерных реакторов: Препринт ИПЭ-14. – Минск: Институт проблем энергетики АН Беларуси, 1996. – 39 с.
  10. England T.R., Rider B.F. Evaluation and Compilation of Fission Product Yields. – Report LA-UR-94-3106, ENDF-349. – USA (Los Alamos): Los Alamos National Laboratory, 1994. – 173 р. Электронный ресурс: http://t2.lanl.gov/nis/publications/endf349.pdf (дата обращения: 29.01.2017).
  11. Алексеев П.Н., Чибиняев А.В., Полисмаков А.А. Увеличение энергозапаса кассетной активной зоны реактора КЛТ-40С при переходе к топливной композиции на основе диоксида урана. Техническая справка. Институт ядерных реакторов РНЦ «Курчатовский институт». Электронный ресурс: http://shkolnie.ru/fizika/18416/index.html (дата обращения: 10.11.2016).
  12. Ватулин А.В., Кулаков Г.В., Лысенко В.А., Морозов А.В. Разработка твэлов активных зон плавучих энергоблоков (ПЭБ) и атомных станций малой мощности (АСММ): состояние и перспективы // ВАНТ. Сер. Материаловедение и новые материалы. – 2005. – № 2 (65). – С. 146-148.
  13. Воронков А.В., Сычугова Е.П., Дедуль А.В., Кальченко В.В., Николаев А.А., Ракшун Е.В. Расчет кампании реактора СВБР-100 с учетом движения органов регулирования и компенсации // ВАНТ. Сер. Обеспечение безопасности АЭС. – 2009. – Вып. 24. – С. 38-43.
  14. Егоров С.В. Потенциал создания энергоисточников на базе АСММ для применения в условиях Арктической зоны. Электронный ресурс: http://www.ndexpo.ru/mediafiles/u/ files/materials_2016/4/5 Egorov.pdf (дата обращения: 28.10.2016).
  15. Климов Н.Н. Свинцово-висмутовые быстрые реакторы для атомных станций малой и средней мощности. Электронный ресурс: http://www.myshared.ru/slide/74008/ (дата обращения: 13.07.2013).
  16. Князевский К.Ю., Фадеев Ю.П., Пахомов А.Н., Полуничев В.И., Вешняков К.Б., Кабин С.В.Проектные решения реакторной установки РИТМ-200, предназначенные обеспечить экологически безопасную и экономически эффективную эксплуатацию универсального атомного ледокола на арктических трассах // Арктика: экология и экономика. – 2014. – № 3 (15). – С. 86-91.
  17. Самойлов О.Б., Морозов О.А., Алексеев В.Н., Беляев В.М. Внедрение кассетной активной зоны, удовлетворяющей требованиям нераспространения, на головной АТЭС ММ на базе плавучего энергоблока с реакторными установками КЛТ-40С в г. Северодвинске Архангельской области / Труды Межд. научно-практической конференции «Малая энергетика – 2005». – М.,2005. – С. 99-104.
  18. Status of Small Reactor Designs without On-site Refuelling. IAEA-TECDOC-1536. Электронный ресурс: http://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/te_1536_web.pdf (дата обращения: 18.11.2012).
  19. Конюхов Р.А. Разработка конструкции бокового отражателя активной зоны РУ СВБР-100. Электронный ресурс: http://www.gidropress.podolsk.ru/files/proceedings/kms2014/documents/kms2014-006.pdf (дата обращения: 26.01.2015).

арктические регионы России атомные станции малой мощности реакторы отработавшее ядерное топливо топливный цикл радиоактивность