The paper presents a comparative analysis of neutron field characteristics for different zones of power units with VVER-440, VVER-1000 and VVER-1200 reactors based on experimental data from the Novovoronezh NPP. Also this paper presents research on improving the dosimetric control system for neutron exposure of personnel at a nuclear power plant with a VVER-1200 reactor type reactor in order to ensure personnel safety through accurate dose measurement.
Keywords: neutron radiation, VVER, energy spectrum, ambient dose equivalent rate, correction factor, neutron energy.
Основное внимание было уделено анализу энергетических спектров нейтронов и их пространственного распределения, что позволило выявить закономерности формирования радиационной обстановки в зависимости от типа реактора и технологических операций. Рассмотрены характеристики нейтронных полей, такие как энергетический спектр и мощность дозы [1].
Таблица 1
Характеристики нейтронных полей для реакторов типа ВВЭР
|
Характеристика поля / РУ |
ВВЭР-440 |
ВВЭР-1000 |
ВВЭР-1200 |
|
Диапазон МАЭД, мкЗв/ч: | |||
|
Осмотр, ремонт, обслуживание ИБН |
1,2–700 |
0,8–500 |
0,41–450 |
|
Нахождение в ГО на мощности |
1,4–1100 |
1,0–900 |
0,1–654 |
|
Обращение со свежим топливом |
<0,1 |
<0,1 |
0,2±0,1 |
|
Средняя энергия нейтронов, эВ: | |||
|
Осмотр, ремонт, обслуживание ИБН |
1,47 |
1,25 |
1,19 |
|
Нахождение в ГО на мощности |
0,18–0,20 |
0,15–0,18 |
0,09–0,47 |
|
Обращение со свежим топливом |
0,01–0,05 |
0,01–0,05 |
0,01–0,1 |
В тепловой области (<1 эВ) исследованные реакторы демонстрируют схожее распределение нейтронов. Однако наблюдаются различия в интенсивности потока: максимальная плотность потока у ВВЭР-440, тогда как ВВЭР-1200 показывает на 15–20 % меньше тепловых нейтронов.
При переходе к промежуточной области (1 эВ — 100 кэВ) спектральные характеристики заметно различаются. ВВЭР-1000 демонстрирует плавный спад интенсивности, в то время как для ВВЭР-1200 характерен выраженный пик в районе 1–10 кэВ.
Наиболее значительные различия наблюдаются в быстрой области (>100 кэВ). ВВЭР-1200 показывает выраженный максимум при ~1 МэВ, интенсивность в 2.5 раза превышает соответствующий показатель ВВЭР-440.
Рис. 1. Энергетические спектры нейтронных полей в реакторах ВВЭР
Основные различия в спектрах обусловлены конструктивными особенностями активных зон. Значительное влияние оказывают особенности топливного цикла. Отдельного внимания заслуживают различия в системах управления [2].
Эти аспекты подчёркивают необходимость исследований, включая моделирование нейтронных полей с помощью современных программных комплексов. Данные имеют важное практическое значение для оптимизации систем радиационного контроля на АЭС с реакторами типа ВВЭР.
Основными ситуациями при нормальной эксплуатации АЭС, в которых возможно облучение нейтронами, являются работы внутри гермообъема, работы с оборудованием, содержащим радионуклидные источники, работы с отработавшим ядерным топливом.
Для определения дозиметрических характеристик нейтронных полей: мощность амбиентного эквивалента дозы, плотность потока нейтронов, энергетическое и угловое распределение плотности — были выбраны следующие методы и приборы [2].
Таблица 2
Поправочные коэффициенты приборов и средняя энергия нейтронов на рабочих местах энергоблоков с реактором типа ВВЭР-1200
|
Ситуация с возможным облучением при нормальной эксплуатации |
Поправочный коэффициент |
Средняя энергия нейтронов, эВ | |
|
Harshaw |
EPD-N2 | ||
|
Плановый осмотр и ремонт, техническое обслуживание ИБН |
0,4–1,6 |
0,07–2,3 |
1,19 |
|
Нахождение в ГО на мощности РУ возле ГЦН (в кольцевом коридоре) |
0,03 |
1,0 |
0,23 (0,09) |
|
Нахождение в ГО на мощности РУ в ЦЗ |
0,03 |
1,1 |
0,47 |
|
Обращение со свежим топливом |
1,0 |
1,0 |
0,01–0,1 |
Для экспонирования индивидуальных дозиметров нейтронного излучения на гетерогенном фантоме человека применялись ТЛД-система Harshaw и электронные прямопоказывающие дозиметры EPD-N2. Для определения энергии нейтронного излучения на обследованных рабочих местах применялся дозиметр-радиометр МКС-АТ1117М с блоком детектирования БДКН-06 и двенадцать полиэтиленовых сфер-замедлителей различного диаметра. Определены поправочные коэффициенты для корректировки показаний дозиметрических приборов в различных условиях облучения, связанных с различиями между калибровочным спектром и реальным спектром нейтронного излучения на рабочих местах [3].
Рис. 2. Максимальное расхождение между дозиметрами
Исследования показали, что результаты измерений мощности дозы нейтронного облучения могут существенно различаться в зависимости от типа используемого дозиметрического прибора и характеристик нейтронного поля.
Различия в энергетических спектрах нейтронов на рабочих местах и при калибровке приводят к погрешностям измерений (до 73-кратных расхождений). Введение поправочных коэффициентов, учитывающих спектр нейтронов и геометрию облучения способствует снижению погрешности до 20 % (для ТЛД) против 500 % без коррекции.
Литература:
- Федоров С. Г.., Берлянд А. В., Дьяченко В. М. Расчет значений мощности амбиентного индивидуального эквивалента дозы нейтронного излучения на основе метода определения спектра //Альманах современной метрологии. — 2021. — № 3. — С. 46–61. [Электронный ресурс] — URL: https://asm.vniiftri.ru/wp-content/uploads/2024/12/Альманах-современной-метрологии.pdf
- Пышкина М. Д., Васильев А. В., Екидин А. А. и др. Дозиметрия нейтронного излучения на рабочих местах персонала АО «Институт реакторных материалов» // Радиационная гигиена. — 2021. — Т. 14. № 2. — С. 89–99.: [Электронный ресурс] — URL: https://doi.org/10.21514/1998–426X-2021–14–2–89–99.
- Алексеев А. Г., Пикалов В. А., Алексеев П. А. Поправочные коэффициенты при измерении мощности амбиентного эквивалента дозы нейтронов. // АНРИ. — 2021. — № 4 (107). — С. 32–40.: [Электронный ресурс] — URL: https://doi.org/10.37414/2075–1338–2021–107–4–32–40.
