Оптимизация радиационной защиты контейнеров для отвержденных жидких радиоактивных отходов

Решение проблемы экологически безопасного обращения с РАО наряду с обеспечением безопасной эксплуатации АЭС является основным условием приемлемости атомной энергетики, как надежного источника электроэнергии. Актуализирована проблема обращения с жидкими радиоактивными отходами. Обоснован выбор ионоселективной очистки, как оптимального варианта отверждения жидких радиоактивных отходов для окончательной изоляции кондиционированных РАО. Высокая эффективность неорганических сорбентов нового поколения повышает эффективность установок ионоселективной сорбции при условии решения задачи безопасного хранения отработанного сорбента средней и высокой активности в местах переработки, транспортировки и захоронения. В связи с этим, важным условием реализации данной технологии является оптимизация радиационной защиты контейнера с радиоактивными отходами. Конкретизирована задача по минимизации мощности эквивалентной дозы, создаваемой защитным контейнером с размещёнными в нем радиоактивными отходами (РАО). Описана модель защитного контейнера, использованная при моделировании радиационных параметров с использованием метода Монте-Карло. Выбраны защитные материалы для изготовления внутренней капсулы и защитного контейнера, а также материалы наполнителя, расположенного между капсулой и стенками контейнера. Для прогнозирования поглощённой энергии и мощности эквивалентной дозы в шести детекторах, расположенных на расстоянии 1 м от каждой из плоскостей контейнера, выполнено моделирование методом Монте-Карло. Представлены результаты оценки влияния материала капсулы с радиоактивными отходами и толщины ее стенки, вида наполнителя и его толщины на радиационнозащитные характеристики контейнера. В качестве размещаемых в контейнере РАО выбраны изотопы Cs-137 и Co-60 с заданной удельной активностью. По результатам моделирования получены зависимости поглощённой энергии, мощности эквивалентной дозы от материала и толщины капсулы с РАО, вида и толщины наполнителя, выполняющего роль дополнительного экранирования.

1. Новиков Г.А. Обеспечение безопасности в области использования атомной энергии: учебник / Г.А. Новиков, О.Л. Ташлыков, С.Е. Щеклеин; под общ. ред. Г.А. Новикова. – Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та, 2017. – 552 с.

2. Ташлыков О.Л. Эксплуатация и ремонт ядерных паропроизводящих установок АЭС: учебник / О.Л.Ташлыков [и др.]. В 2 кн. – М.: Энергоатомиздат, – 1995. – Кн.1 – 256 с.

3. Ташлыков О.Л. О проблеме снижения дозовых затрат персонала АЭС / О.Л. Ташлыков, С.Е. Щеклеин, В.И. Булатов // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2011. – №1. – С.55-60.

4. Переработка и кондиционирование РАО на АЭС для подготовки к окончательной изоляции / М.Р. Стахив [и др.]. – М.: ВНИИАЭС. 2013/ https://www.atomic-energy.ru/technology/40756.

5. Носов Ю.В. Особенности вывода из эксплуатации быстрых реакторов БН-350, -600 / Ю.В. Носов [и др.] // Атомная энергия. 2018. Т. 125. № 4. С. 195-199.

6. Ремез В.П. Повышение Эффективности локализации радионуклидов кобальт-60 и цезий-137 из жидких радиоактивных отходов в решении проблемы обеспечения радиационной безопасности АЭС / Ремез В.П. [и др.] // Ядерная физика и инжиниринг. – 2016. – Том 7. – № 2. – С. 129–137.

7. Арустамов А. Э. Метод ионоселективной очистки жидких радиоактивных отходов атомных станций / Арустамов А. Э. [и др.] // Безопасность жизнедеятельности. – 2005. – №11. – С. 13 – 16.

8. Литовченко В.Ю. Использование метода Монте-Карло для оптимизации состава радиационной защиты контейнеров для размещения кондиционированных жидких отходов / В.Ю. Литовченко [и др.] // Физика. Технологии. Инновации : сборник статей VIII Международной молодёжной научной конференции. – Екатеринбург: УрФУ, 2021. С. 426-437.

9. НП-093-14. Критерии приемлемости радиоактивных отходов для захоронения (в ред. приказа Ростехнадзора от 17 ноября 2017 г. № 481). – М.: ФБУ «НТЦ ЯРБ», 2017. 36 с.

10. Tashlykov O. L. Ion-selective treatment as a method for increasing the efficiency of liquid radioactive waste reducing in accordance with acceptance criteria for disposal / O. L. Tashlykov [и др.] // AIP Conference Proceedings, 2021, 2388(1):020032.

11. Булатов В.И. Сооружение комплекса переработки жидких радиоактивных отходов на Белоярской АЭС / В.И. Булатов, А.О. Ташлыков, О.Л. Ташлыков // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – 2020. – № 25-27 (347-349). – С.62-72.

12. Литовченко В. Ю. Расчетное обоснование радиационных параметров защитного контейнера с цементным компаундом, содержащим сорбент с изотопами цезия-137 и кобальта-60 / В. Ю. Литовченко, Н. А. Васютин, О. Л. Ташлыков // Ядерные технологии: от исследований к внедрению – 2019: Сборник материалов научно-практической конференции - Нижний Новгород, – 2019. – С. 85–86.

13. Ташлыков О.Л. Экспериментальное исследование защит от гамма-излучения органо-металлических композиций / О.Л. Ташлыков [и др.] // Глобальная ядерная безопасность. – 2015. – № 2 (15). – С. 49-55.

14. Моделирование радиационной защиты контейнеров для транспортировки высокоэнергетических бета-источников / В. Ю. Литовченко [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Материаловедение и новые материалы. – 2019. – Вып. 5(101). – С. 4–12.

15. Mahmoud K.A. Investigation of radiation shielding properties for some building materials reinforced by basalt powder / K.A. Mahmoud [et al.] . December 2019. AIP Conference Proceedings 2174(1): 020036.

16. Mahmoud K.A. Gamma ray shielding characteristics and exposure buildup factor for some natural rocks using MCNP-5 code / K.A. Mahmoud, M.I. Sayyed, O.L. Tashlykov // Nuclear Engineering and Technology. 51 (2019) – Рр.1835-1841.

17. Михайлова А. Ф. Пути реализации принципа оптимизации в радиологической защите персонала / А. Ф. Михайлова, О. Л. Ташлыков // Ядерная физика и инжиниринг. – 2018. – Том 9. – № 4. – С. 393-401.

18. Самойлов А.А. Приоритетные направления оптимизации обращения с радиоактивными отходам / А.А. Самойлов, С.В. Стрижова, П.А. Блохин // Пленарные и секционные доклады XI международной научно-технической конференции Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики. – Москва: АО «Концерн Росэнергоатом», – 2018. – С.269-275.

19. Ташлыков О.Л. Расчётно-экспериментальное исследование местных минералов и композиций на их основе для создания радиационных защит хранилищ радиоактивных отходов АЭС / О.Л. Ташлыков, К.А.Г. Махмуд // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – 2020. – № 28-30 (350-352). – С. 57-66.

20. Mahmoud K.A. Comparative studies between the shielding parameters of concretes with different additive aggregates using MCNP-5 simulation code / K.A. Mahmoud, M.I. Sayyed, O.L. Tashlykov // Radiation Physics and Chemistry – 2019. – Vol. 165. Номер статьи 108426.

21. Tashlykov O.L. Improvement in the design of shielding containers for intermediate-level radioactive waste / O.L Tashlykov [et al.] // Radiation Physics and Chemistry, 2022, 110229.

22. Litovchenko V. Yu. Using the Monte-Carlo method to optimize the radiation protection composition of containers for storing conditioned liquid waste / V. Yu. Litovchenko [et al.] // AIP Conference Proceedings 2466, 020005 (2022).