10-я юбилейная Российская научная конференция БД ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ БАНКА ДАННЫХ ПО АКТИВАЦИОННЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ ЗАЩИТНЫХ БЕТОНОВ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ЯДЕРНЫХ. - презентация

1 10-я юбилейная Российская научная конференция БД ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ БАНКА ДАННЫХ ПО АКТИВАЦИОННЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ ЗАЩИТНЫХ БЕТОНОВ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ЯДЕРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК Былкин Б.К., Енговатов И.А., Иваненко М.В. Кожевников А.Н., Синюшин Д.К. - НИЦ «Курчатовский институт» Москва - ГБОУ ВПО Московский государственный строительный университет (МГСУ) Москва

2 10-я юбилейная Российская научная конференция РАО Одним из источников радиоактивных отходов, а, следовательно, и источником потенциальной опасности для населения и окружающей среды, является наведенная активность (активация) оборудования, конструкционных и защитных материалов под действием нейтронов, генерируемых активной зоной реактора. В ряде документов как отечественных, так и зарубежных неоднократно высказывалась мысль о необходимости использования мер и приемов, способствующих будущему выводу из эксплуатации как действующих, так и вновь проектируемых ядерных установка. В проекте строительства блока АС должны быть предусмотрены решения, направленные на обеспечение безопасности при выводе из эксплуатации. Это выбор материалов для изготовления оборудования, систем и конструкций блока АС, обеспечивающих низкий уровень их активации за весь период эксплуатации блока АС и минимальное количество радиоактивных отходов при выводе из эксплуатации блока АС [1-2]. Кроме того, учитывая нарастающее количество выводимых ядерных установок из эксплуатации, возникла проблема корректных оценок объемов радиоактивных отходов за счет демонтажа защитных конструкций. Это в немалой степени с тем фактом, что затраты на обращение, хранение и захоронение радиоактивных отходов могут достигать значений, которые будут превосходить финансовые возможности эксплуатирующих организаций [3].

3 10-я юбилейная Российская научная конференция РАО активируемых компонент и сырья для сталей и железобетонов [ ]. Кроме того при выводе из эксплуатации и подготовке к выводу из эксплуатации ядерных установок (в основном блоков АС и исследовательских реакторов) возникает практическая потребность оценить объемы радиоактивных отходов за счет активации, их классификацию и прогноз изменения в зависимости от времени выдержки. К сожалению, информации по содержанию активационноййййй-опасных элементов (на уровне примесей и следов) в материалах радиационной защиты практически нет и, что самое печальное, пока даже нет понимания, где такая информация должна собираться и храниться. Таким образом, решение проблемы наведенной активности материалов и конструкций реакторных установок преследует две основные цели. Первая - целенаправленный выбор на этапе проектирования и строительства реакторных установок наименее активируемых бетонов для радиационно- тепловой защиты реактора. Вторая - моделирование составов бетонной защиты действующих и выведенных из эксплуатации реакторных установок при прогнозных расчетах активности материалов и объемов радиоактивных отходов.

4 10-я юбилейная Российская научная конференция РАО Расчетные оценки показали, что наведенная активность конструкционных и защитных материалов в различные периоды после окончательного останова реактора определяться ограниченным числом из 5-7 элементов, на изотопах которых образуются долгоживущие радионуклиды, важнейшими из которых для бетонов являются – литий, европий, кобальт, железо, никель, ниобий, кальций. Концентрация таких элементов как европий, кобальт, никель и ниобий составляет процентов по массе. Содержание железа и кальция достигает единиц и десятков процентов по массе [4 - 10].

5 10-я юбилейная Российская научная конференция РАО Расчетные оценки показали, что наведенная активность конструкционных и защитных материалов в различные периоды после окончательного останова реактора определяться ограниченным числом из 5-7 элементов, на изотопах которых образуются долгоживущие радионуклиды, важнейшими из которых для бетонов являются – литий, европий, кобальт, железо, никель, ниобий, кальций. Концентрация таких элементов как европий, кобальт, никель и ниобий составляет процентов по массе. Содержание железа и кальция достигает единиц и десятков процентов по массе [4 - 10].

6 10-я юбилейная Российская научная конференция РАО I - от 1 года до 25 лет II – от 25 до 100 лет III – от 100 до 1000 лет 3H3H 3H3H 41 Ca 55 Fe 41 Ca 63 Ni 60 Co 134 Cs 63 Ni 154 Eu 152 Eu 154 Eu

7 10-я юбилейная Российская научная конференция РАО К сожалению, информации по содержанию активационноййййй- опасных элементов (на уровне примесей и следов) в материалах радиационной защиты практически нет и, что самое печальное, пока даже нет понимания, где такая информация должна собираться и храниться. Таким образом, решение проблемы наведенной активности материалов и конструкций реакторных установок преследует две основные цели. Первая - целенаправленный выбор на этапе проектирования и строительства реакторных установок наименее активируемых бетонов для радиационно-тепловой защиты реактора. Вторая - моделирование составов бетонной защиты действующих и выведенных из эксплуатации реакторных установок при прогнозных расчетах активности материалов и объемов радиоактивных отходов.

8 10-я юбилейная Российская научная конференция РАО В состав информационной системы в качестве самостоятельного блока должен входить банк данных по наведенной активности материалов радиационной защиты ядерных установок. В укрупненном виде банк данных по наведенной активности состоит из трех основных разделов, условно названных: физический, материаловедческий и экономический. Структурная блок – схема банка данных по активации представлена на рис.1. Рис.1. Блок-схема банка данных по активации

9 10-я юбилейная Российская научная конференция РАО

10 Физический раздел включает себя геометрические схемы расчета (расчетные модели); коды расчета переноса излучения; коды и инженерные методы расчета активации конструкционных и защитных материалов; основные реакции активации и радиационно- физические характеристики долгоживущих радионуклидов; характеристики реакторных установок и их историю эксплуатации.

11 10-я юбилейная Российская научная конференция РАО Материаловедческий раздел включает в себя: типы и виды сырьевых материалов, используемых в конструкциях радиационной защиты АС; данные по элементарному составу и концентрациям химических элементов, определяющих долгоживущую активность оборудования и железобетонных конструкций радиационной защиты; данные о химическом составе конструкционных и защитных материалов действующих ядерно- технических установок

12 10-я юбилейная Российская научная конференция РАО Справочный и экономический раздел включает в себя: законы, нормы и правила в области нормирования и обращения с радиоактивными отходами; расчет технико-экономической эффективности выбора материала АС с учетом этапа ВЭ; оценка объемов РАО радиационной защиты и стоимость их транспортировки, хранения и захоронения при демонтаже блоков АС.

13

14 Форма для ввода исходных данных

15 Технологические составы бетонов

16 Состав бетонной смеси и бетона в эксплуатационный период

17 Ядерные плотности химических элементов бетона

18 Определение ядерной плотности

19 Результаты расчета

20 10-я юбилейная Российская научная конференция РАО

21 бетона Толщина радиоактивного слоя биологической защиты (см) / % от общего объема Время выдержки 1 год Толщина радиоактивного слоя биологической защиты (см)/ % от общего объема Время выдержки 10 лет Толщина радиоактивного слоя биологической защиты (см)/ % от общего объема Время выдержки 50 лет НАООНАОМПИНАООНАОМПИНАООНАОМПИ 1 8 см/3%37 см/15%155 см/82%-30 см/12%170/88%--200 см/100% см/4%190 см/96%--200 см/100% см/6% 30 см/12%155 см/82%-20 см/8%180 см/92%--200 см/100%

22 10-я юбилейная Российская научная конференция РАО Выводы Проведенные расчеты и примеры в основном доказывают возможность значительного уменьшения объемов РАО на стадии вывода из эксплуатации путем оптимизации состава бетонов биологической защиты. Для повышения надежности определения уровней активности и объемов радиоактивных отходов на момент вывода из эксплуатации АЭС необходимо знать в каждом конкретном случае элементный состав всех конструкционных и защитных материалов в приреакторном пространстве, которые подвергаются облучению потоками нейтронов. Необходимо в кратчайшие сроки провести комплексные работы по получению экспериментальной информации о содержании активационноййййй- опасных элементов в конструкционных и защитных материалах и сырье для их изготовления с целью выбора малоактивируемых составов для ядерных установок нового поколения.

23 10-я юбилейная Российская научная конференция РАО На действующих ядерных установках необходимо отобрать образцы конструкционных и защитных материалов и определить содержание в них активационноййййй-опасных элементов Существует возможность и необходимость оптимизировать составы бетонов радиационной защиты для АЭС с ВВЭР-ТОИ, используя банк данных по наведенной активности конструкционных и защитных материалов. Информационная составляющая проектов АЭС нового поколения должна включать базу данных по активационным характеристикам защитных материалов, а данные о химическом составе материалов защиты, должны быть отражен в проектных документах в форме Паспорта на химический состав с учетом содержания основных, примесных и следовых, активационноййййй-опасных элементов