Метод пассивной гамма-томографии для обнаружения негерметичных ОТВС в бассейне хранения

Руководитель работы: — к.ф.-м.н. Смирнов Андрей Николаевич

В процессе хранения ОТВС в бассейнах выдержки неизбежно возникает вопрос о герметичности оболочек твэлов, поскольку их разгерметизация приводит к выделению газообразных и легколетучих радионуклидов, с которыми связаны определенные радиационные и экологические риски. Перевод негерметичных ОТВС на сухое хранение невозможен и они направляются на переработку. Наиболее остро проблема негерметичных ОТВС стоит при обращении с ОЯТ РБМК-1000. Применяющийся в настоящее время метод отбраковки по измерению активности воды в пенале хранения не позволяет разделить верхний и нижний пучки твэлов (ВПТ и НПТ), что приводит к значительным затратам, связанным с переработкой ОЯТ.

Для обнаружения негерметичных ОТВС выбран метод пассивной гамма-эмиссионной томографии. Разработан технический проект «Установки по обнаружению негерметичных ОТВС»
Метод обнаружения негерметичных твэлов в ОТВС заключается в измерении интенсивности гамма-излучения 85Kr и 137Cs в газосборных участках с помощью детектора гамма-излучения, оснащенного коллиматором с вертикальной щелью для возможности «сканирования» отдельных твэлов в сборке. В результате сканирования формируется набор диаграмм, из которых восстанавливается томографическое изображение сечения пенала с ОТВС в районе газосборника.

1
Модельный результат восстановления изображения сечения ОТВС по измерениям гамма-излучения 85Kr и 137Cs по процедуре, включающей горизонтальные пошаговые перемещения коллиматора с детектором и повороты пенала хранения

 

Томограф-2
Общий вид установки для обнаружения негерметичных ОТВС.

Общий вид установки и ее положение в бассейне выдержки показан на рисунке слева. Газосборные части ОТВС в пенале хранения (поз 1) сканируются одновременно двумя спектрометрами гамма-излучения (поз. 2, 3). Информация со спектрометров накапливается и обрабатывается с помощью аппаратуры, расположенной в стойке управления (поз. 4). Спектрометры на основе чистого германия с охлаждением по циклу Стирлинга расположены в герметичных боксах, куда поступает воздух под давлением.

Установка удовлетворяет безопасности при монтаже и эксплуатации, регламентированным Правилами радиационной безопасности, Общими положениями обеспечения безопасности атомных станций, Правилами безопасности при хранении и транспортировании ядерного топлива на объектах использования атомной энергии. Нормам проектирования сейсмостойких атомных станций (ОСПОРБ 99/2010, ОПБ-88/97, НП-001-97 (ПНАЭГ-01-011-97), НП-061-05, НП-031-01).

Установка позволяет обнаруживать наличие твэлов с любой степенью негерметичности, в том числе с микродефектами типа «газовой неплотности Достоинство установки — возможность обнаруживать наличие негерметичных твэлов раздельно в верхнем и нижнем пучке твэлов ОТВС РБМК.

Данный метод может быть применен и к диагностике ОТВС других типов реакторов (ВВР), где в устройстве твэлов предусмотрены газосборные участки.