Установки измерения выгорания и количества ядерных материалов в пеналах с отработавшим ядерным топливом АМБ МКС-01 АМБ

Назначение

Установка измерения выгорания и количества ядерных материалов в пеналах с отработавшим ядерным топливом АМБ МКС-01 АМБ (далее - установка) предназначена для измерения выгорания и количества ядерных материалов (ЯМ) в пеналах с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ), образующимся при разделке отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) реакторов АМБ, и измерения количества ЯМ в фильтрах с твердыми радиоактивными отходами (ТРО) и просыпями ОЯТ в условиях Белоярской АЭС.

Описание

Выгоранием ядерного топлива является величина, равная количеству выделенной энергии при делении ядерного топлива в ОТВС в течение времени ее облучения в реакторе, деленному на начальную массу урана в ОТВС. Размерность выгорания - МВт-сут/кг и ГВт-сут/т.

Контролируемыми ЯМ в ОЯТ, ТРО и просыпях ОЯТ являются изотопы урана и плутония.

Измерение выгорания ядерного топлива и количества ЯМ в пеналах с ОЯТ осуществляется посредством измерений скорости счета каналов регистрации нейтронного излучения, пропорциональной плотности потока собственного нейтронного излучения от накопившихся в ОЯТ актиноидов.

Измерение количества ядерного топлива в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ осуществляется посредством измерений скорости счета каналов регистрации нейтронного излучения, пропорциональной плотности потока собственного нейтронного излучения от накопившихся в ОЯТ актиноидов, мощности дозы гамма-излучения, спектров гамма-излучения.

Установка включает в себя каналы регистрации нейтронного излучения, каналы регистрации гамма-излучения спектрометрические, каналы регистрации гамма-излучения дозиметрические, электронный модуль и комплект монтажных частей (механическую часть).

В каналах регистрации нейтронного излучения используются счетчики типа СНМ-18. Блок детектирования нейтронного излучения (БДН) размещен в свинцовой защите для уменьшения дозовой нагрузки от гамма-излучения на счетчики и предусилитель. БДН размещен в полиэтиленовой защите для увеличения эффективности регистрации нейтронного излучения. Один БДН обеспечивает просмотр верхней либо нижней половины выемной части, содержащей фрагменты твэлов АМБ, или фильтров с ТРО и просыпями ОЯТ.

В каналах регистрации гамма-излучения спектрометрических используются CdZnTe-детекторы. Блоки детектирования гамма-излучения спектрометрические (БДС) размещены в свинцовой защите для уменьшения дозовой нагрузки от гамма-излучения на детектор и предусилитель. На уровне эффективного центра детектора в защите находится коллиматор, обеспечивающий «просмотр» трети фильтра с ТРО и просыпями ОЯТ.

В каналах регистрации гамма-излучения дозиметрических используются блоки детектирования дозиметрические (БДД) на основе алмазного детектора типа ПДПС для измерения мощности поглощенной дозы гамма-излучения. На уровне эффективного центра

детектора в защите находится коллиматор, обеспечивающий «просмотр» трети фильтра с ТРО и просыпями ОЯТ.

Механическая часть предназначена для размещения блоков детектирования нейтронного и гамма-излучения для проведения измерений с пеналами с ОЯТ АМБ и фильтрами с ТРО и просыпями ОЯТ. Центральная несущая конструкция (ЦНК) механической части выполнена в виде цилиндрической конструкции, окруженной слоем борированного полиэтилена для уменьшения фонового нейтронного излучения. В ЦНК размещаются свинцовая и полиэтиленовая защита БДН и свинцовые коллиматоры БДД и БДС. ЦНК накрывается крышкой из борированного полиэтилена для защиты БДН от фонового нейтронного излучения. Блоки детектирования расположены в ЦНК параллельно оси исследуемых выемных частей и фильтров.

БДН, БДС и БДД входят в состав блока детекторов (БД), который устанавливается на защитном цилиндре координатно-наводящего устройства (КНУ) в защитном корпусе блока детекторов. БД содержит элементы для его захвата и съёма с защитного цилиндра координатно-наводящего устройства (КНУ) для проведения ремонта или поверки блоков детектирования.

С помощью грузоподъемного механизма пенал с выемными частями с ОЯТ АМБ или фильтрами с ТРО и просыпями ОЯТ помещается внутри БД. Высота БД позволяет проводить измерения характеристик одновременно одной выемной части или одного фильтра. Перемещение пенала, в котором размещаются 3 выемные части или 3 фильтра, осуществляется по сигналу оператора установки измерения.

В состав электронного модуля, соединенного с блоками детектирования кабельными линиями связи, входит набор электронных блоков для обеспечения работы блоков детектирования и обработки данных.

Установка имеет следующие средства ограничения от несанкционированного доступа:

- защитные наклейки и замки шкафа, в котором размещается оборудование блока вторичной аппаратуры и блока управления установки;

- пломбы на корпусе персонального компьютера;

- замок на лицевой панели персонального компьютера, препятствующий несанкционированному включению компьютера и подключению внешних устройств хранения информации.

Программное обеспечение FLAME-АМВ обеспечивает функционирование установки:

- градуировку, проверку и поверку каналов регистрации нейтронного и гамма-излучения установки;

- измерения скорости счета импульсов каналами регистрации нейтронного излучения, мощности дозы и энергетических спектров гамма-излучения;

- вычисление выгорания и количества ядерных материалов (ЯМ) в пеналах с ОЯТ, вычисление количества ЯМ в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ;

- связь с установкой МКС-02 АМБ и базой данных системы учета и контроля ЯМ.

Программное обеспечение FLAME-АМВ состоит из следующих функциональных блоков:

- Flame-амЬ.ехе - основного исполняемого модуля;

- AsTract.dll - модуля управления блоками детектирования нейтронного и гамма-излучения, аналого-цифровыми преобразователями АЦП-1к-В8 и счетчиками-интенсиметрами СЧМ-32;

- DirectUse.dll - модуля для обеспечения интерфейса с пользователем и связи с модулем AsTract и другими блоками установки;

- done.mdb - базs данных.

Программное обеспечение FLAME-АМВ не влияет на метрологические характеристики установки, имеет уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений А.

Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице

Шкаф для размещения электронных блоков

Блок вторичной аппаратуры

Замок шкафа, защитная наклейка

Блоки детектирования нейтронного и гамма-излучения

Пломба на корпусе персонального компьютера

Блок управления и обработки данных

Замок на лицевой панели персонального компьютера

Технические характеристики

- диапазон измерений выгорания ОЯТ в пеналах, МВт-сут/кг.         от 1 до 45

- пределы допускаемой относительной погрешности

измерения выгорания ОЯТ в пеналах, %

- диапазон измерения массы урана-238 в пеналах с ОЯТ, кг           от 9 до 90

- пределы допускаемой абсолютной погрешности

измерения массы урана-238 в пеналах с ОЯТ, кг

- пределы допускаемой относительной погрешности измерения масс изотопов урана

и плутония (кроме урана-238) в пеналах с ОЯТ, %

- минимальная контролируемая масса ЯМ в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ, г при выгорании ОЯТ 1 МВт-сут/кг

при выгорании ОЯТ 45 МВт-сут/кг

- пределы допускаемой относительной погрешности измерения минимальной и максимальной массы изотопов урана и плутония в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ, %

- время измерения выгорания и количества ЯМ в одной

выемной части с ОЯТ, мин.                                      от 5 до 30

- время измерения количества ЯМ в фильтре с ТРО

и просыпями ОЯТ, мин.                                       от 5 до 30

- время установления рабочего режима установки измерения, мин., не более                                                                 30

Канал регистрации нейтронного излучения

- диапазон измерения масс изотопов урана и плутония

в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ, кг

■ при выгорании ОЯТ 1 МВт-сут/кг...................... от 2-10-3 до 50

■ при выгорании ОЯТ 45 МВт-сут/кг........................ от 5 до 50

- диапазон чувствительности детектора для энергии нейтронов, выходящих из водородосодержащего замедлителя вспомогательного устройства ВУ-3 с источником типа ИБН в центре, имп./нейтр.               от 0,240-3 до 1,040-3

- пределы допускаемой относительной погрешности чувствительности детектора для энергии нейтронов, выходящих из водородосодержащего замедлителя вспомогательного устройства ВУ-3 с источником типа ИБН в центре, %  ±10

Канал регистрации гамма-излучения спектрометрический - диапазон измерения масс изотопов урана и плутония

в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ, кг

■ при выгорании ОЯТ 1 МВт-сут/кг...................... от 5-10-3 до 2

■ при выгорании ОЯТ 45 МВт-сут/кг.................. от 10-4 до 2-10-2

диапазон контролируемой суммарной массы ЯМ

в корзинах и емкостях с ТРО, кг

■ при выгорании ОЯТ 1 МВт-сут/кг................... от 10-2 до 5

■ при выгорании ОЯТ 45 МВт-сут/кг............... от 2-10-4 до 5 -10-2

- энергетический диапазон регистрируемого гамма-излучения, МэВ от 0,05 до 1,0

Канал регистрации гамма-излучения дозиметрический

- диапазон измерения масс изотопов урана и плутония

в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ, кг

• при выгорании ОЯТ 1 МВт-сут/кг                             от 2 до 50

• при выгорании ОЯТ 45 МВт-сут/кг                        от 2-10'2 до 50

- диапазон энергий регистрируемого

гамма-излучения, МэВ                                        от 0,08 до 25

- диапазон измерения мощности поглощенной дозы

гамма- излучения, Гр/с                                          от 240'4 до 0,2

- пределы допускаемой относительной погрешности

измерения мощности поглощенной дозы гамма- излучения, %            ± 5

Рабочие условия эксплуатации установки:

- рабочая среда                                                    воздух

- температура воздуха, °С                                         от 18 до 40

- относительная влажность воздуха, %                                 до 80

- режим работы                                         периодический

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульный лист руководства по эксплуатации НПОК017.00.00.000РЭ типографским или иным способом и на переднюю панель модуля электронного по технологии предприятия-изготовителя.

Комплектность

1. Установка в составе:

- блок детектирования нейтронного излучения ..............................................6 шт.

- блок детектирования гамма-излучения: спектрометрический ............................................................................9 шт.

дозиметрический..................................................................................9 шт.

- модуль электронный........................................................................................ 1 компл.

- комплект монтажных частей (механическая часть) ..................................... 1 компл.

- вспомогательные устройства ВУ-1 и ВУ-2 для проверки и поверки каналов регистрации нейтронного и гамма-излучения ................................................ 1 компл.

- стенд для ремонта, наладки БД ..................................................................... 1 компл

- комплект ЗИП................................................................................................... 1 компл.

Состав модуля электронного установки измерения:

- блок вторичной аппаратуры (БВА ................................................................. 1 компл.

- блок управления и обработки данных (БУ.................................................... 1 компл.

Состав комплекта монтажных частей установки измерения:

- центральная несущая конструкция со слоем защиты из борированного полиэтилена......................................................................... 1 шт.

- свинцовая и полиэтиленовая защита БДН.....................................................3 шт.

- свинцовый коллиматор БДС и БДД...............................................................9 шт.

- кабельный шлейф от разъема РП 14 до блоков детектирования нейтронного

и гамма-излучения..............................................................................................4 компл.

- крышка из борированного полиэтилена........................................................ 1 шт.

2. Руководство по эксплуатации НПОК017.00.00.000 РЭ.......           1 шт.

3. Методика поверки                                               1 шт.

4. Методика выполнения измерений МВ-09-2009                      1 шт.

Поверка

осуществляется в соответствии с документом «Установка измерения выгорания и количества ядерных материалов в пеналах с отработавшим ядерным топливом АМБ МКС-01 АМБ. Методика поверки» разработанной изготовителем и утвержденной руководителем ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИФТРИ».

Для поверки используются:

1. Источник быстрых нейтронов типа ИБН с потоком нейтронов не менее 5-105 нейтр./с, пределы допускаемой относительной погрешности потока нейтронов ±5 % при доверительной вероятности 0.95 (аттестованный в установленном порядке).

2. Источник гамма-излучения 241Am типа ОСГИ с активностью не менее 105 Бк, пределы допускаемой относительной погрешности активности ±3 % при доверительной вероятности 0.95 (аттестованный в установленном порядке).

3. Дозиметр ДКД-02-«ИФТП» на основе алмазного детектора, пределы допускаемой относительной погрешности измерений мощности поглощенной дозы гамма-излучения ±5 % при доверительной вероятности 0,95, поверенный в установленном порядке.

Сведения о методах измерений

Измерения производятся согласно «Методике выполнения измерений выгорания и количества ядерных материалов в пеналах с отработавшим ядерным топливом АМБ. МВ-09.2009». Свидетельство об аттестации 176-01.00294-2010 от 10.11.2010, Регистрационный код методики измерений по Федеральному реестру ФР.1.38.2010.008827. .

Нормативные документы

1. ГОСТ 27451-87. «Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия».

2. ГОСТ 29075-91. «Система ядерного приборостроения для атомных станций. Общие требования».

3. ГОСТ 8.105-80. «Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений плотности потока и флюенса нейтронов на ядерно-физических установках».

4. «Методика выполнения измерений выгорания и количества ядерных материалов в пеналах с отработавшим ядерным топливом АМБ. МВ-09.2009». Регистрационный код методики измерений по Федеральному реестру ФР.1.38.2010.08827.

5. «Методика выполнения измерений при контроле ядерных материалов в твердых радиоактивных отходах, образующихся при разделке отработавших тепловыделяющих сборок реакторов АМБ. МКЯМ-01.2009». Регистрационный код методики измерений по Федеральному реестру ФР.1.34.2010.08828.

Рекомендации к применению

Рекомендуемые области применения в соответствии с частью 3 ФЗ-102 «Об обеспечении единства измерений»:

- осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта;

- выполнение государственных учетных операций;

- осуществление мероприятий государственного контроля (надзора).