EDN: CMOTIA
Авторы
Власкин Г.Н., Хомяков Ю.С.
Организация
Частное учреждение Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» «Инновационно-технологический центр проекта «ПРОРЫВ», Москва, Россия
Власкин Г.Н. – научный сотрудник. Контакты: 107140, Москва, Раменский б-р, д. 1. Тел.: (962) 979-74-10; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript., Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Хомяков Ю.С. – начальник отдела, доктор физико-математических наук.
Аннотация
Оценка радиационной опасности при работе с радиоактивными материалами является первоочередной задачей и требует моделирования образования, расчета интенсивности и спектра испускаемых проникающих излучений. Комплекс RASTAS предназначен для расчета источников нейтронного и фотонного излучений на основе исходных данных о составе радиоактивных материалов и формирования файла расчетных значений интенсивности и спектров излучений. В качестве источников ионизирующего излучения могут выступать: технологические радиоактивные материалы, включая топливные и конструкционные материалы, теплоноситель РУ и газовые контуры РУ, твэл, ТВС, поглощающие сборки и другие облученные элементы РУ, поступающие на производства по переработке, рефабрикации и обращению с РАО на предприятиях топливного цикла. Программный комплекс RASTAS создан на базе модернизированных кодов NEDIS, STORM, SOGAM, рассчитывающих, соответственно, источник нейтронов (α, n)-реакции и спонтанного деления, а также источник фотонов спонтанного деления, источник фотонов тормозного излучения электронов и позитронов и источник фотонов при альфа- и бета-распадах радиоактивных ядер. Приведено краткое описание программных средств. Мощность источника и спектр нейтронов спонтанного деления актинидов рассчитываются по формуле Уатта. При этом используются данные по периоду полураспада актинидов, вероятности спонтанного деления и параметры, определяющие спектральные характеристики. Мощность источника нейтронов от (α, n)-реакции рассчитывается с использованием данных по тормозной способности мишени для α-частиц определенной энергии и данных по интегральному сечению образования нейтронов при взаимодействии α-частиц с материалом мишени. Спектры нейтронов от (α, n)-реакции рассчитываются с использованием данных по тормозной способности мишени для α-частиц определенной энергии и использованием кинематических уравнений взаимодействия α-частиц с легкими ядрами изотопов в системе центра масс и соответствующих сечений образования нейтронов с выходом на отдельные уровни остаточных ядер реакции. Мощность и спектр фотонного излучения рассчитывается на основе библиотеки данных гамма-линий отдельных нуклидов, полученной на основе файлов ENDF-B7.1 и ENSDF для 1280 изотопов. Мощность и спектр фотонного тормозного излучения рассчитывается на основе методики образования фотонов при торможении заряженных частиц (электронов и позитронов) для произвольной, заданной пользователем среде. Комплекс RASTAS может быть использован как самостоятельно для оценки мощности источников излучений и радиационных характеристик материалов, ОЯТ и РАО, так и в составе программного комплекса обоснования радиационной безопасности COMPLEX для решения задач переноса нейтронов и гамма-квантов.
Ключевые слова
программный комплекс, нейтроны, фотоны, расчеты, радиационные характеристики, РАО, ОЯТ, радиационная безопасность, ядерно-физические данные
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Scale: A Comprehensive Modeling and Simulation Suite for Nuclear Safety Analysis and Design, ORNL/TM-2005/39, Version 6.1, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, June 2011. Available from Radiation Safety Information Computational Center at Oak Ridge National Laboratory as CCC-785.
- Власкин Г.Н. Программа NEDIS2.0 для расчета выхода и спектров нейтронов, образующихся в (α, n)-реакциях на ядрах легких элементов и за счет спонтанного деления: Препринт ВНИИНМ 06-1. Москва, 2006.
- Власкин Г.Н., Хомяков Ю.С. Спектры нейтронов (α, n)-реакции на толстых мишенях легких элементов. Атомная энергия, 2021,т. 130, вып. 2, с. 98–110.
- Firestone R.B. Table of Isotopes 8th Edition. Vol. 1. John Wiley and Sons Inc., 1996.
- ENDF/B-VII.1 Evaluated Nuclear Data Library. Доступно на: http://www.nndc.bnl.gov/endf/b7.1/index.html (дата обращения 17.07.2025).
- Власкин Г.Н., Хомяков Ю.С., Буланенко В.И. Выход нейтронов реакции (α, n) на толстых мишенях легких элементов. Атомная энергия, 2014, т. 117, вып. 5, c. 287–293.
- Ziegler J.F. The Stopping and Ranges of Ions in Matter. Vol. 4. Pergamon, 1977.
- Ziegler James. SRIM & TRIM. The Stopping and Range of Ions in Matter. Pergamon, 2013. 324 p.
- Chard P.M.J. and Croft S. A database of 240Pueffective and 235Ueffective coefficients for various fertile and fissile isotopes. Proc. of the 19th Annual ESARDA Symposium on Safeguards and Nuclear Material Management. France, May 13–15, 1997, pp. 389—396.
- Holden N.E., Hoffman D.C. Spontneous Fission Half-Lives for Ground-State Nuclides. IUPAC Technical Report. Pure. Appl. Chem., 2000, vol. 72, no. 8, pp. 1525–1562.
- Bonetti R. et al. First observation of spontaneous fission of 232U. Phys. Rev C, 2000, vol. 62, pp. 047304–047307.
- Holden N.E., Zucker M.S. A Reevaluation of the Average Prompt Neutron Emission Multiplicity (Nubar) values from Fission of Uranium and Transuranium Nuclides. BNL-NCS-35513. Brookhaven National Laboratory, 1985.
- Santi P. and Miller M. Reevaluation of Prompt Neutron Emission Multiplicity Distributions for Spontaneous Fission. Nucl. Sci. and Eng., 2008, vol. 160, pp. 190–199.
- Simakov S., Verpelli M., Otsuka N. Update of the nuclear data for the neutron emissions for actinides of interest in safeguards. Nuclear Data Section, IAEA, 2015. Доступно на: https://www-nds.iaea.org/sgnucdat/SF_n-Yield_20150313.pdf (дата обращения 17.07.2025).
- Stephen Croft, Andrea Favalli. Review and Evaluation of the Spontaneous Fission Half-lives of 238Pu, 240Pu and 242Pu and the Corresponding Specific Fission Rates. Nuclear Data Sheet, 2021, vol. 175, pp. 269–287. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nds.2021.06.003.
- Wagemans C. The Nuclear Fission Process. Boca Raton, Florida: CRC Press, Inc., 1991.
- Valentine T.E. MCNP-DSP User’s Manual. ORNL/TM-13334, R2, Oak Ridge National Laboratory, 2000.
- Maienschein F.C., Peelle R.W., Love T.A. Neutron Phys. Ann. Prog. Rep. for Sept. 1, 1958. ORNL-2609. Oak Ridge National Laboratory, 1958.
- Herbert Goldstein. Fundamental Aspects of Reactor Shielding. Massachussetts: Addison-Wesley Publishing Company, Inc. Reading, 1959. 416 p.
- Seltzer S.M. and Berger M.J. Bremsstrahlung energy spectra from electrons with kinetic energy. Atomic Data and Nuclear Data Tables, 1986, vol. 35, issue 3, pp. 345–418.
- Bethe H., Heitler W. Proceeding of the Royal Society of London, Series A: Mathematic and Physical Science, 1934, vol. 146, pp. 83–112.
- Pratt R.H., Tseng H.K., Lee C.M. and Kissel L. Bremsstrahlung energy spectra from electrons of kinetic energy 1 keV≤T1≤2000 keV incident on neutral atoms 2≤Z≤92. Atomic Data and Nuclear Data Tables, 1977, vol. 20, pp. 175–209.
- Davies H., Bethe H.A. and Maximon L.C. Theory of bremsstrahlung and pair production. II. Integral cross section for pair production. Phys. Rev. 1954, vol. 93, pp. 788–795.
- Kim L., Pratt R.H., Seltzer S.M. and Berger M.J. Ratio of positron to electron bremsstrahlung energy loss: an approximate scaling law. Phys. Rev. A, 1986, vol. 33, pp. 3002–3009.
- Francesco Salvat, José M. Fernández-Varea, Josep Sempau. PENELOPE-2008: A Code System for Monte Carlo Simulation of Electron and Photon Transport. Workshop Proceedings. Barcelona, Spain, 30 June – 3 July 2008, OECD 2009, NEA No. 6416.
- Stopping Power for electrons and Positrons. ICRU Report 37, 1984. Тормозная способность электронов и позитронов. Доклад 37 МКРЕ: Пер. с англ./Под ред. И.Б. Кеирим-Маркуса. М.: Энергоатомиздат, 1987.
- Berger M.J., Coursey J.S., Zucker V.A., Change J. Stopping-Power and Range Tables for Electrons, Protons, and Helium Ions. ESTAR, PSTAR, and ASTAR databases. Washington, DC: National Institute of Standards and Technology, February 14, 2006. Доступно на: http://physics.nist.gov/PhysRefData/Star/Text/contents.html (дата обращения 17.07.2025).
- Knipp J.K., Uhlenbeck G.E. Physica, 1936, vol. 3, p. 425.
- Bloch F. On the continuous gamma-radiation accompanying the β-decay. Phys. Rev., 1936, vol. 50, p. 272.
- Chadick M.B., Herman M., Obložinský P., Dunn M.E., Danon Y., Kahler A.C., Smith D.L., Pritychenko B., Arbanas G., Arcilla R., Brewer R., Brown D.A., Capote R., Carlson A.D., Cho Y.S., Derrien H., Guber K., Hale G.M., Hoblit S., Holloway S., Young P.G. ENDF/B-VII.1 Nuclear Data for Science and Technology: Cross Sections, Covariances, Fission Product Yields and Decay Data. Nuclear Data Sheets, December 2011, vol. 112, issue 12, pp. 2887–2996.
- National Nuclear Data Center. Evaluated Nuclear Structure Data File (ENSDF). Brookhaven National Laboratory, 2012. Доступно на: https://www-nds.iaea.org/ensdf_base_files2012 (дата обращения 17.07.2025).
- Eckerman K., Endo A. ICRP Publication 107. Nuclear decay data for dosimetric calculations. Ann ICRP, 2008, vol. 38(3), pp. 7–96. DOI: 10.1016/j.icrp.2008.10.004.
- Матвеев Л.В., Центер Э.М. Уран-232 и его влияние на радиационную обстановку в ядерном топливном цикле. М.: Энергоатомиздат, 1985.
УДК 621.039.58
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2025, № 3, c. 19–34
