Федеральная информационная площадка

Создание многоцелевого транспортно упаковочного контейнера для облученного ядерного топлива с повышенной глубиной выгорания

Актуальность проблемы


На данный момент, существует не так много контейнеров предназначенных для хранения и транспортировки облученного ядерного топлива. Для облученного ядерного топлива с повышенной глубинной выгорания, они отсутствует.

Конструкция контейнера базируется на существующих принципах и требованиях. Эти принципы состоят в том, что контейнер имеет цилиндрическую или призматическую форму, и состоит из слоев стали, толщина и состав которых определяется из характеристик ОЯТ.

Разрабатываемый контейнер в рамках данной работы дает возможность разработать концептуальные подходы обращения с различным ОЯТ на стадиях хранения и транспортировки.


Цель выполнения проекта

Разработка модели стального контейнера для транспортировки и хранения облученного ядерного топлива с улучшенными стоимостными и техническими характеристиками по сравнению с существующими отечественными и зарубежными аналогами, а так же оптимизация их схем размещения в системах сухого долговременного хранения.


Основные задачи:

 

1. Разработка расчетной модели ядерно-физических процессов приводящих к формированию поля излучения облученных ТВС (ОТВС), как штатного топлива, так и новых видов перспективных топливных композиций тепловых реакторов (РБМК-1000 и ВВЭР-1000) с повышенной глубиной выгорания.

2. Расчетно-экспериментальная оценка вкладов различных ядерно-физических процессов приводящих к формированию поля излучения ОЯТ.

3. Разработка расчетной модели многобарьерных систем изоляции ОЯТ и внесенные необходимых конструкционных изменений в базовую модель существующих аналогов.

4. Сравнение стоимостных и технических характеристик разработанной модели с существующими отечественными и зарубежными аналогами.

5. Оптимизация схем размещения, разработанных многобарьерных систем изоляции ОЯТ с предельными глубинами выгорания.


Ожидаемые результаты и их научная новизна


Внесенные конструктивных изменений в конструкцию транспортных средств, а так же оптимизация схем размещения ОТВС, штатного и перспективных топливных композиций с учетом глубины выгорания,  позволят повысить эффективность использования системы хранения.

Расчет защиты контейнера будет проведен в 3D-геометрии на претензионном расчетном коде программ серии MCU-5, предназначенных для моделирования процессов переноса нейтронов, фотонов, электронов и позитронов аналоговыми и весовыми методами Монте-Карло на основе оценённых ядерных данных с учётом изменения изотопного состава материалов во времени.

При расчете во внимание будут браться все основные каналы формирования нейтронов, включая каналы вблизи порога реакции (a,n) и ранее не принимавшиеся во внимание фотоядерных процессов в ОЯТ. Так же учет не только выход нейтронов и многообразие пороговых явлений на легких ядрах топливной керамике, но и спектр (a,n)- и (γ,xn)- реакций.


План реализации проекта

 

1-й год:

1.  Аналитический обзор литературных источников по теме Проекта.

2. Анализ теоретической, расчетной и экспериментальной информации по тематике Проекта.

3. Выбор базового варианта «сухого» хранилища ОТВС и многоборьерных систем изоляции ОТВС.

4. Создание расчетных моделей существующих аналогов.

5. Внесение конструктивных изменений в систему хранения и многоборьерных систем изоляции ОТВС в герметичных пеналах.

6. Создание 3D-модели «сухого» хранилища.

7. Подготовка константного обеспечения (ENDF/B-VIII, JENDL-3.3, JEFF 3.0, EXFOR, РОСФОНД).

8. Расчет хранилища в 3D-геометрии в диффузионном приближении и методами Монте-Карло с использованием оцененных ядерных данных (ENDF/B-VIII, JENDL-3.3, JEFF 3.0, EXFOR, РОСФОНД) и претензионного расчетного кода программ серии MCU5 и Scale 5.


2-й год:              

1. Оптимизация системы хранения ОЯТ ВВЭР-1000 с повышенной глубинной выгорания (до 70 ГВт сут/т U) в системах «сухого» хранения.

2. Анализ и верификация результатов расчета.

3. Проведение экспериментов по подтверждению расчетных результатов.

4. Концептуальные подходы по выводу из эксплуатации системы хранения и элементов систем изоляции ОТВС.

5. Расчет экономической составляющей данного Проекта и провидение сравнительного анализа стоимостных и технических характеристик в сравнение с существующими аналогами.

6. Оптимизация технологической, экономической составляющих Проекта и дальнейшая коммерциализация.

7. Рекомендации по использованию результатов Проекта в образовательном процессе.

Участники проекта
Полина Мозгалева
Преподаватель по дисциплине "Проектирование и разработка инноваций"
Владимир Кнышев
Владелец, проектировщик, главный разработчик конструкции, математических моделей и расчетных кодов.
Екатерина Иванченко
преподаватель маркетинга
Наталия Аксёнова
Преподаватель английского языка
Иван Зернин
преподаватель маркетинга