ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА ТЕКУЩЕГО И ПРОГНОЗИРУЕМОГО УРОВНЯ ПОДКРИТИЧНОСТИ ЯДЕРНО-ОПАСНОГО СКОПЛЕНИЯ ТОПЛИВОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ
Е. Д. Высотский, Р. Л. Годун, К. А. Сущенко
Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, Чернобыль, Украина
Основной задачей штатной системы контроля ядерной безопасности (СКЯБ) комплекса НБК-ОУ является непрерывный мониторинг плотности потока нейтронов (ППН) для своевременного обнаружения опасных изменений уровня подкритичности в скоплениях топливосодержащих материалов (ТСМ).
После начала эксплуатации Нового Безопасного Конфайнмента (НБК) на доступной периферии потенциально ядерно-опасного скопления (ПЯОС) ТСМ, локализованного в пом. 305/2, регистрируется рост ППН, который по результатам анализа может быть вызван увеличением эффективного коэффициента размножения нейтронов (Кэф) в этом кластере. ПЯОС ТСМ рассматривается как водо-урановая размножающая система с низкообогащённым топливом, характерной особенностью которой является наличие оптимального водо-уранового отношения, т.е. концентрации воды при которой Kэф достигает максимальных значений (Кэф уменьшается при дальнейшем увеличении концентрации воды до значений, определяемых доступной пористостью этой среды).
ПЯОС ТСМ наиболее вероятно представляет собой двухслойную композицию (верхний слой ‒ чёрные ЛТСМ с массовой долей топлива до 5% урана, нижний слой ‒ предположительно критическая композиция с высокой долей топлива). Непосредственный доступ к этому скоплению ТСМ отсутствует, а мониторинг ППН осуществляется с помощью блоков детектирования (БД) СКЯБ ОУ. БД регистрируют нейтроны утечки, появляющиеся на верхней (БД №1) и на боковых поверхностях (БД №3) ПЯОС ТСМ. ППН, регистрируемая каждым детектором, включает в себя нейтроны, генерируемые как слоем ЛТСМ, так и предположительно критической композицией.
В рамках решения проблемы эффективного обеспечения ядерной безопасности с помощью регламентной СКЯБ был разработан и предложен алгоритм экспертной оценки текущего и прогнозируемого уровня подкритичности при уменьшении концентрации воды в размножающей среде ПЯОС ТСМ. Предложенная методология основывается на использовании динамики детектируемой ППН, расчётно-экспериментальных зависимостей Kэф от концентрации воды в среде ЛТСМ, а также на взаимосвязи следующих динамических параметров размножающих систем в подкритичности:
,
где 
‒
детектируемая ППН; 
‒
плотность нейтронов в системе; 
‒ концентрация
воды в размножающей среде; 
‒ скорость
нарастания ППН; 
‒ скорость
введения реактивности; 
‒ скорость
изменения концентрации воды в процессе обезвоживания ПЯОС ТСМ.
Методика позволила получить оценочную скорость ввода позитивной реактивности (1÷3·10-8 β/с) при текущем уменьшении концентрации воды в размножающей среде, а также спрогнозировать динамику регистрируемой ППН (соответственно и уровня подкритичности ПЯОС ТСМ) на интервале времени от 3 до 6 месяцев.
