Физические основы и инженерные методы оценки условий обеспечения ядерной безопасности…

 

Юферев В. И.

Физические основы и инженерные методы оценки условий обеспечения ядерной безопасности при обращении с металлическими делящимися материалами. Монография. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2022. 197 с.

 

В монографии рассмотрены физические основы обеспечения ядерной безопасности при работе с металлическими делящимися материалами, инженерные методы оценки критических параметров систем с делящимися материалами и возможных энерговыделений при СЦР, возможные последствия самоподдерживающейся цепной реакции деления атомных ядер, последствия ядерных аварий, а также ограничения, используемые для обеспечения ядерной безопасности при обращении с металлическими делящимися материалами.
Книга предназначена для специалистов по ядерной безопасности, занимающихся оценкой состояния ядерной безопасности при выполнении работ с металлическими делящимися материалами, и может служить пособием для подготовки к аттестации руководителей и специалистов организаций и предприятий, ведущих работы с металлическими делящимися материалами.

СОДЕРЖАНИЕ

Термины и определения
Предисловие
1. Физические основы ядерной безопасности

1.1. Основные положения ядерной физики

1.1.1. Строение атомов и ядер
1.1.2. Свойства атомных ядер
1.1.3. Взаимодействие нейтронов с веществом. Ядерные реакции с участием нейтронов
1.1.4. Рассеяние, замедление, диффузия нейтронов
1.1.5. Реакции с поглощением и размножением нейтронов
1.1.5.1. Деление тяжелых ядер
1.1.5.2. Механизм деления ядер
1.1.5.3. Деление ядер медленными нейтронами
1.1.5.4. Продукты деления ядер
1.1.5.5. Вероятность излучения ν мгновенных нейтронов на акт деления
1.1.5.6. Характеристики запаздывающих нейтронов
1.1.5.7. Характеристики спонтанного деления ядер
1.1.5.8. Цепная реакция деления атомных ядер
1.1.5.9. Возможные последствия самоподдерживающейся цепной реакции деления атомных ядер

1.2. Критические параметры размножающих систем

1.2.1. Критические параметры изолированных систем
1.2.1.1. Физико-химические и радиационные свойства делящихся материалов: урана и плутония
1.2.1.2. Характеристика делящихся материалов по их способности образовывать критические системы
1.2.1.3. Зависимость критических параметров от формы активной зоны
1.2.1.4. Влияние отражателей на критические параметры
1.2.1.5. Влияние на критические параметры разбавления делящегося материала замедлителями
1.2.1.6. Зависимость критических параметров от плотности делящегося материала
1.2.2. Критические параметры пространственной решетки систем, моделирующей хранение делящихся материалов в защищающих контейнерах
1.2.2.1. Зависимость критических параметров от порядка размещения упаковок делящихся материалов
1.2.2.2. Зависимость допустимой загрузки контейнера от параметров защищающей оболочки
1.2.2.3. Влияние конструкционных материалов в полости контейнера на его загрузку

1.3. Основные принципы и меры обеспечения ядерной безопасности при работе с металлическими делящимися материалами

1.3.1. Технические принципы и меры обеспечения ядерной безопасности
1.3.2. Административные меры по управлению ядерной безопасностью

2. Методы определения критических параметров систем с металлическими делящимися материалами

2.1. Экспериментальные исследования критических параметров систем с металлическими делящимися материалами
2.2. Экспериментальные методики определения коэффициента размножения kэф системы

2.2.1. Методика измерения коэффициента умножения
2.2.2. Методика измерений постоянной спада мгновенных нейтронов
2.2.3. Экспериментальное определение параметров защищающего контейнера

3. Эталонные (benchmark) данные о критических параметрах систем с металлическими делящимися материалами
4. Расчетные методы при решении вопросов ядерной безопасности

4.1. Стационарное уравнение переноса нейтронов Больцмана
4.2. Метод Монте-Карло для решения задач определения критических параметров систем
4.3. Методика расчетного определения критических параметров пространственной решетки сборок, моделирующей условия хранения делящихся веществ, методом Монте-Карло

4.3.1. Методика расчета внешнего коэффициента умножения сборки
4.3.2. Методика расчета коэффициента размножения решетки сборок и внешнего коэффициента умножения одной сборки

5. Временной характер размножения нейтронов в надкритических системах
6. Инженерные методы расчета критических параметров

6.1. Оценка критических параметров методом компенсированных возмущений

6.1.1. Зависимость критических параметров системы от состава делящегося материала
6.1.1.1. Разбавление ДМ легкими замедлителями
6.1.1.2. Разбавление ДМ тяжелыми рассеивателями
6.1.1.3. Зависимость критических параметров сферических систем от геометрических размеров
6.1.1.4. Зависимость критической параметров систем при хранении делящихся веществ в защищающих контейнерах

6.2. Методика одногрупповых диффузионных расчетов

6.2.1. Метод сложения диффузионных сопротивлений для сферических систем
6.2.2. Приближенные методы оценки критических параметров систем произвольной формы
6.2.2.1. Оценка геометрического параметра тела из ДМ
6.2.2.2. Оценка диффузионного сопротивления инертной оболочки произвольной формы
6.2.2.3. Секторный метод расчета критических параметров

6.3. Методы оценки критических параметров для пространственной решетки сборок

6.3.1. Метод гомогенизации
6.3.2. Кинетический метод расчета критических параметров решетки тел
6.3.3. Метод параметра взаимодействия

7. Инженерная методика оценки энерговыделения при СЦР

7.1. Описание физических процессов при энерговыделении

7.1.1. Кинетика нейтронов
7.1.2. Газодинамика разлета
7.1.3. Математическая модель для описания энерговыделения

7.2. Энерговыделение шара из U (90%) в различных отражателях

7.2.1. Энерговыделение при мгновенном вводе реактивности
7.2.2. Энерговыделение при линейном вводе реактивности со временем

8. Ядерные аварии с возникновением СЦР и их уроки

8.1. Аварии на исследовательских реакторах и критических стендах

8.1.1. Лос-Аламосская национальная лаборатория, 21.08.1945 и 21.05.1946
8.1.2. Лос-Аламосская национальная лаборатория, 1.02.1951
8.1.3. Лос-Аламосская национальная лаборатория, 03.02.1954 и 12.02.1957
8.1.4. Ливерморская лаборатория им. Лоуренса, 26.03.1963

8.2. Аварии с СЦР в промышленности

8.2.1. Радиохимический завод Y-12, Ок-Ридж, 16.06.1958
8.2.2. Лос-Аламосская национальная лаборатория, 30.12.1958
8.2.3. Завод в Ханфорде, шт. Вашингтон, 7.04.1962

8.3. Уроки ядерных аварий

Заключение
Список литературы