Особенности формирования остаточного излучения дисперсионного микрокапсулированного ядерного топлива

20.09.2018 2018 - №03 Физика и техника ядерных реакторов

С.В. Беденко В.В. Кнышев М.Е. Кузнецова И.В. Шаманин

https://doi.org/10.26583/npe.2018.3.07

Выполнено расчетное исследование различных вариантов загрузки активной зоны ториевого реактора. Выполнены нейтронно-физические исследования и расчет изотопного состава топлива, проведен анализ α-излучателей, анализ источников нейтронного и фотонного излучений в микрокапсулированном ядерном топливе. Исследования проведены для создания методологии, используемой для оценки радиационных характеристик ядерного топлива со сложной внутренней структурой. Основное внимание сконцентрировано на расчете количественного и спектрального состава нейтронов, образующихся в результате протекания реакций (α, n) на ядрах с малой и средней массой. Рассчитано отношение количества нейтронов, полученных от (α, n)-реакций, к количеству образовавшихся в результате спонтанного деления для топлива с гетерогенным и гомогенным расположением делящихся и конструкционных элементов. Разработанный инструментарий позволит проводить оценку дозы нейтронного излучения, пересмотреть традиционные процедуры обращения со свежим и отработавшим топливом, при использовании метода Росси-α оценить коэффициент размножения нейтронов в глубоко подкритических системах. Кроме того, данную методологию можно использовать при подготовке файла входных данных для задач нейтронно-активационного анализа, при расчете дозиметрических характеристик изотопных источников нейтронов и подкритических сред, содержащих гетерогенные включения разной формы, размера и состава. Для расчета выхода и спектра нейтронов применялись аналитическая модель и верифицированные расчетные коды программ WIMS-D5B, (ORIGEN-APP)SCALE 6.2.0, SOURCES-4C и SRIM-2013.

Ссылки

1. Шаманин И.В., Беденко С.В., Чертков Ю.Б., Губайдулин И.М. Газоохлаждаемый ядерный реактор с ториевым топливом на основе топливного блока унифицированной конструкции // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 2015. – № 3. – С. 124-134.
2. Шаманин И.В., Беденко С.В., Чертков Ю.Б. Ториевая реакторная установка малой мощности, работающая в сверхдлинной кампании // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2016. – № 2. – С. 121-132.
3. Shamanin I.V., Chertkov Y.B., Bedenko S.V., Mendoza O., Knyshev V.V., Grachev V.M. Neutronic properties of high-temperature gas-cooled reactors with thorium fuel // Annals of Nuclear Energy. – 2018. – Vol. 113. – PP. 286-293.
4. Власкин Г.Н., Хомяков Ю.С., Буланенко В.И. Выход нейтронов реакции (α,n) на толстых мишенях легких элементов // Атомная энергия. – 2014. – №11. – С. 287-293.
5. Буланенко В.И. О выходе нейтронов (α, n)-реакции на кислороде // Атомная энергия. – 1979. – Т. 47 (1). – С. 531-534.
6. Murata T., Shibata K. Evaluation of The (α, n) Reaction Nuclear Data for Light Nuclei // Journal of Nuclear Science and Technology. – 2002. – Vol. 39. – PP. 76-79.
7. West D., Sherwood A.C. Mesurments of Thick-Target (α,n) Yields from Light Elements // Annals of Nuclear Energy. – 1982. Vol. 9. – PP. 551-577.
8. Дулин В.В., Забродская С.А. О вкладе реакции (α,n) в интенсивность нейтронного излучения двуокиси плутония. // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 2005. – № 4. – С. 18-24.
9. Дулин В.В., Матвеенко И.П. Определение глубоко подкритических состояний размножающих сред методом Росси-альфа // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 2002. – № 1. – С. 9-18.
10. Шаманин И.В., Беденко С.В., Нестеров В.Н., Луцик И.О., Прец А.А. Решение системы многогрупповых уравнений переноса нейтронов в подкритических системах // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2017. – № 4. – С. 38-49.
11. Bogatov S.A., Mitenkova E.F., Novikov N.V. The radiation characteristics of the transport packages with vitrified high-level waste // Physics of Atomic Nuclei. – 2015. – Vol. 78 (11). – PP. 1301-1308.
12. Glukhov L.Y., Kotkov S.P., Kuznetsov M.S., Chursin S.S. Measurement of prompt neutron generation time at the VIR-2M pulsed nuclear reactor // Physics of Atomic Nuclei. – 2016. – Vol. 79 (8). – PP. 1357-1361.
13. Спирин Е.В., Алексахин Р.М., Власкин Г.Н., Уткин С.С. Радиационный баланс отработавшего ядерного топлива быстрого реактора и природного урана. // Атомная энергия. – 2015. – Т. 119(2). – С. 114-119.
14. Wilson, W.B., Perry, R.T., Charlton, W.S., Parish, T.A. Sources: A code for calculating (alpha, n), spontaneous fission, and delayed neutron sources and spectra // Progress in Nuclear Energy. – 2009. – Vol. 51 (4-5). – PP. 608-613.
15. Vlaskin G., Khomiakov Y. Calculation of Neutron Production Rates and Spectra from Compounds of Actinides and Light Elements // EPJ Web of Conferences. – 2017. – Vol. 153. – № 07033.
16. Leniau B., Wilson J.N. A new spent fuel source characterization code CHARS and its application to the shielding of the thorium // Progress in Nuclear Science and Technology. – 2014. – Vol. 4. – PP. 134-137.
17. Jacobs G.J.H., Liskien H. Energy Spectra of Neutrons Produced by a-Particles in Thick Targets of Light Elements // Annals of Nuclear Energy. – 1983. – Vol. 1983 (10). – PP. 541-552.
18. Ziegler J.F., Ziegler M.D., Biersack J.P. SRIM – The Stopping and Ranges of Ions in Matter // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. – 2010. – Vol. 2010 (268). – PP. 1818-1823.
19. Bedenko S., Shamanin I., Grachev V., Knyshev V., Ukrainets O., Zorkin A. Neutron radiation characteristics of the IV-th generation reactor spent fuel // AIP Conference Proceedings. – 2018. – Vol. 1938. – № 020001.
20. Фомушкин Э.Ф. Некоторые характеристики распространения излучений в сферически активных системах // ВАНТ. Серия: Физика ядерных реакторов. – 2010. – № 2. – С. 17-21.
21. Бак M.A., Петржак K.A., Романов Ю.Ф. Излучение шарового источника при наличии самопоглощения // Журнал технической физики. – 1965. – Т. 26 (2). – С. 379-384.
22. Chukbar B.K. Verification of statistical method CORN for modeling of microfuel in the case of high grain concentration // Physics of Atomic Nuclei. – 2015. – Vol. 78 (11). – PP. 1200-1205.

ториевый реактор изотопный состав перенос α-частиц источник нейтронов спектр источников излучения

Ссылка для цитирования статьи: Беденко С.В., Кнышев В.В., Кузнецова М.Е., Шаманин И.В. Особенности формирования остаточного излучения дисперсионного микрокапсулированного ядерного топлива. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2018. – № 3. – С. 75-87. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2018.3.07 .