Активність і залишкове енерговиділення ядерного палива під час експлуатації і зберігання

В. І. Борисенко¹, В. В. Горанчук¹, М. С. Юров^1,2

¹ Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, вул. Лисогірська, 12, Київ, 03028, Україна
² Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», просп. Берестейський, 37, Київ, 03056, Україна

DOI: doi.org/10.31717/2311-8253.23.2.1

Анотація

Представлено загальну інформацію про обсяги накопиченого відпрацьованого ядерного палива (ВЯП) на АЕС у світі. Проведено аналіз темпів накопичення ВЯП, зроблено прогнози щодо накопичення ВЯП у світі й в Україні на найближче десятиріччя. Наведено інформацію щодо технологій поводження з ВЯП, а також деякі характеристики систем зберігання ВЯП мокрого й сухого типів. Радіаційні характеристики ВЯП — активність і залишкове енерговиділення ядерного палива — значною мірою визначають як можливий перебіг аварійних сценаріїв, так і можливі радіаційні наслідки аварій на ядерних установках. У статті представлено результати аналітичного моделювання у програмному коді SCALE зміни активності й залишкового енерговиділення ядерного палива ВВЕР-1000 після періоду експлуатації тепловидільної збірки (ТВЗ) в активній зоні ВВЕР-1000. Для моделювання обрано модель ТВЗ ВВЕР-1000 зі збагаченням 4,4%, яка використовується в режимі стаціонарних перевантажень палива. Проведено порівняння результатів моделювання з даними, наведеними у відповідних довідниках щодо зміни радіаційних характеристик ядерного палива під час його експлуатації в ВВЕР-1000. Представлено результати порівняння радіаційних характеристик ТВЗ ВВЕР-1000 з однаковим вигорянням, але з різним графіком навантаження ТВЗ в останній рік експлуатації для чотирьохрічної паливної кампанії. Продемонстровано суттєвий вплив на радіаційні характеристики (активність і залишкове енерговиділення) саме режиму навантаження ТВЗ. Результати моделювання показують, що питома активність, а відповідно й загальна активність ядерного палива в активній зоні ВВЕР-1000, після ~1 року вимушеного простою енергоблоків Запорізької АЕС зменшилася в ~100 разів. Тому можливі радіаційні наслідки в разі пошкодження ядерного палива, що знаходиться в активних зонах або вивантажено в басейни витримки, будуть значно меншими, ніж у разі аварії на працюючому реакторі. Те саме стосується й порівнянь наслідків можливої аварії на Запорізькій АЕС із наслідками аварії на Чорнобильській АЕС у 1986 р., яка відбулася на працюючому реакторі з викидом назовні, щонайменше ~3–5% ядерного палива.

Ключові слова: відпрацьоване ядерне палива, питома активність ядерного палива, залишкове енерговиділення, тепловидільна збірка, ВВЕР-1000, сховище ВЯП сухого типу, сховище ВЯП мокрого типу, програмний код SCALE

Список використаної літератури

1. База даних МАГАТЕ. — Режим доступу: https://pris.iaea.org/pris/

2. Nuclear Energy Data 2021, NEA No. 7608. — OECD, 2022. — 70 p.

3. Радиационные характеристики облученного ядерного топлива: cправочник / В. М. Колобашкин [и др.]. — Москва : Энергоатомиздат, 1983. — 384 с.

4. SCALE Code System // Oak Ridge National Laboratory: official website. — Available at: https://www.ornl.gov/onramp/scale-code-system.

Повна стаття (PDF)