Оценка радиационной обстановки ИТЭР во время дистанционного

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 3544 (2023) Цитировать эту статью

1087 доступов

10 Альтметрика

Подробности о метриках

В течение срока эксплуатации ИТЭР контейнер с дистанционным управлением будет использоваться для транспортировки внутрикорпусных компонентов в горячую камеру для целей технического обслуживания, хранения и вывода из эксплуатации. Из-за распределения проходок для размещения систем на объекте поле излучения каждой операции перемещения представляет собой высокую пространственную изменчивость; все операции должны быть изучены самостоятельно для защиты работников и электроники. В этой статье мы представляем полностью репрезентативный подход к описанию радиационной обстановки во время полного сценария дистанционного управления внутрикорпусными компонентами установки ИТЭР. Рассматривается воздействие всех соответствующих источников радиации на различных этапах операции. Предполагается, что построенные конструкции и базовые проекты 2020 года позволят создать наиболее подробную на сегодняшний день нейтроннофизическую модель комплекса «Токамак» — гражданского сооружения весом 400 000 тонн, в котором размещен токамак. Новые возможности кода D1SUNED позволили рассчитать интегральную дозу, мощность дозы и фотонно-индуцированный поток нейтронов как движущихся, так и статических источников излучения. В моделирование включены временные интервалы для расчета мощности дозы, вызванной внутрикорпусными компонентами во всех точках транспортировки. Динамика мощности дозы во времени отображается в видеоформате с разрешением 1 м, что особенно ценно для идентификации горячих точек.

ИТЭР, передовой проект в области термоядерной энергетики, направлен на то, чтобы продемонстрировать возможность ядерного синтеза как надежного источника энергии в больших масштабах. Во время импульсной работы мощностью 500 МВт каждую секунду будет производиться около 1,77·1020 нейтронов с энергией 14,1 МэВ, являющихся продуктами реакций синтеза дейтерия и трития. Интенсивное нейтронное поле будет взаимодействовать с близлежащими материалами (особенно с компонентами внутри сосуда), трансмутируя и активируя их. Такие активированные компоненты влекут за собой вторичный и замедленный источник гамма-излучения, который может быть радиологически незначительным по сравнению с нейтронами плазмы во время работы машины, но который становится основным источником излучения на установке во время остановки машины.

В течение срока эксплуатации ИТЭР ожидается необходимость выполнения задач по техническому обслуживанию, хранению и выводу из эксплуатации внутрикорпусных компонентов в комплексе с горячими камерами. Объектом таких задач станут 440 первых стеновых панелей, 54 диверторные кассеты и все заглушки портов, среди прочего (показаны на рис. 1). Но сначала эти компоненты нужно будет перенести в горячую камеру с комплекса «Токамак». Для этой цели будет использоваться контейнер с дистанционным управлением из-за высокой степени активации. Операция транспортировки состоит из нескольких этапов, таких как снятие биозащитной пробки, загрузка компонента в контейнер, открытие двери порт-камеры и сама транспортировка. Следовательно, ожидаются изменения в поле излучения, поскольку во время таких операций на установке изменяются геометрия как источника, так и защиты. Оценка радиационного поля необходима для проверки соблюдения радиологического зонирования по защите работников и при необходимости для поддержки программ квалификации в области электроники.

Разрез токамака ИТЭР. Показаны внутрикорпусные компоненты, которые передаются удаленно, и выделено их расположение внутри токамака. Отображаются 3 уровня токамака.

Предыдущие работы посвящены этому вопросу1, однако требуются новые усилия из-за (i) необходимости следовать исчерпывающему подходу в отношении источников радиации и операций с контейнерами, (ii) постоянной эволюции конструкций зданий и компонентов, и (iii) совершенствования кодов и методологий.

Методическая возможность расчета карт радиации от движущихся источников радиации была доказана в предыдущей работе1. Тем не менее, сценарий дистанционного управления внутрикорпусными компонентами не может быть полностью представлен по следующим причинам: