Авторы
Бежунов Г.М.1, Богданов С.А.1, Волнистов Д.В.1, Кочерыгин М.В.2, Лачугин А.В.2, Мастеров А.В.1, Николаев С.А.1, Рыков Н.С.1, Самохвалов Л.А.2, Типоченков Е.Т.3, Чернов В.А.1
Организация
1 Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
2 Акционерное общество «Научно-производственная фирма «Сосны», Димитровград, Россия
3 Акционерное общество Научно-производственное объединение «КВАНТ», Обнинск, Россия
Бежунов Г.М.1 – ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук. Контакты: 249033, Обнинск, Калужская область, пл. Бондаренко, д. 1. Тел.: (484) 399-70-00 (доб. 43-22); e-mail:
Богданов С.А.1 – заместитель начальника отдела, кандидат технических наук.
Волнистов Д.В.1 – ведущий инженер-исследователь.
Мастеров А. В.1 – ведущий инженер-исследователь.
Николаев С.А.1 – начальник лаборатории.
Рыков Н.С.1 – ведущий инженер-исследователь.
Чернов В.А.1 – ведущий научный сотрудник, доцент, кандидат физико-математических наук.
Кочерыгин М.В.2 – ведущий инженер.
Лачугин А.В.2 – главный инженер.
Самохвалов Л.А.2 – ведущий инженер.
Типоченков Е.Т.3 – начальник конструкторского отдела.
Аннотация
Разработана, изготовлена и испытана система для измерений массы делящихся нуклидов (ДН) и активности отдельных нуклидов в твердых радиоактивных отходах (ТРО) в контейнерах до 500 литров, включая высокоактивные. Измерительная система включает импульсный нейтронный генератор (ИНГ) с выходом нейтронов 108 с–1, замедляющий нейтроны блок со счетчиками надкадмиевых нейтронов и измерительной камерой для размещения контейнеров, временной анализатор импульсов, промышленный компьютер с программой накопления и обработки временных спектров импульсов от регистрации нейтронов.
Выполнены экспериментальные и расчетные исследования для моделей контейнеров с ТРО объемом 100 и 500 л с матрицами из графита и стали различной плотности с содержанием ДН в количестве от 5 до 245 г с использованием аттестованных объектов (АО) и рабочих образцов (РО) на основе соединений урана и плутония различных геометрических размеров, характеристики которых определены по методикам на основе разрушающих измерений.
Определены параметры измерительной системы, включая значения отклика в единицах отсчетов в секунду на грамм ДН в контейнере и на нейтрон ИНГ. Время измерений при частоте запуска ИНГ 20 Гц с выходом нейтронов ~ 107 н/импульс составляет 200 с.
Оценено влияние различных факторов на результаты измерений: влагосодержания матрицы, химического состава и плотности матриц, гетерогенности расположения ДН по пространству, наличия внутренних источников нейтронов, выгорания и начального обогащения урана в отработавшем ядерном топливе (ОЯТ).
Измерения массы делящихся нуклидов в контейнерах с помощью разработанной системы возможны для случая высокоактивных ТРО с присутствием в контейнере гамма-излучающих нуклидов и спонтанных источников нейтронов с интенсивностью до 5·107 с–1 на контейнер. Удельные активности нуклидов Cs-137 и Co-60 определяются по аттестованной методике измерений, разработанной AO «НПЦ «АСПЕКТ», г. Дубна, и ООО «ЛСРМ», п. Менделеево, с использованием трех гамма-спектрометрических модулей с детекторами CdZnTe производства AO «НПЦ «АСПЕКТ», г. Дубна.
Полученные результаты использованы при разработке методики измерений удельной активности и количества ЯМ в емкостях с ТРО, разработанной и аттестованной АО «ГНЦ РФ – ФЭИ».
Методические работы выполнены специалистами АО «ГНЦ РФ – ФЭИ», конструкторские работы и изготовление установки – АО «НПФ «Сосны», разработка и изготовление блоков детектирования нейтронного излучения и вторичной электронной аппаратуры – АО НПО «КВАНТ».
Ключевые слова
твердые радиоактивные отходы, реакторы АМБ, делящиеся нуклиды, активный нейтронный метод, импульсный нейтронный генератор, борные счетчики нейтронов, временной анализ, мгновенные нейтроны деления, эффективность регистрации нейтронов, MCNP, высокоактивные отходы, гамма-спектрометрия
УДК 621.039:53.082.79
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2025, № 4, c. 113–139