ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ НЕРАСПРОСТРАНЕНИЯ ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НАЛИЧИИ НЕОПРЕДЕЛЕННЫХ ДАННЫХ

Куатбеков Р. П

МГТУ им. Н. Э. Баумана


Очевидно, что при оценке экологических и связанных с здравоохранением последствий, обусловленных производством и использованием энергии, необходимо принимать во внимание весь “топливный цикл”. Это относится к любым энергетическим технологиям, в том числе к современным проектам топливных циклов ядерной энергетики, работающих с плутонием.

С точки зрения экологии накопление большого количества энергетического и оружейного плутония может пагубно сказаться на биосфере. Хранение избытка плутония является неизбежным и дорогостоящим. В мире реально рассматриваются следующие технологии обращения с плутонием:

  1. использование плутония как реакторного топлива (MOX и др.);
  2. варианты уничтожения (трансмутации) плутония в установках “сжигателях” (реакторы, бланкеты ускорителей);
  3. окончательное захоронение в форме, не допускающей другого использования;
  4. временное хранение.

С российской точки зрения (как страны с наиболее развитыми технологиями замкнутого топливного цикла), лучший способ ликвидации плутония (ценного энергетического сырья) состоит в использовании плутония как топлива быстрых (тепловых) реакторов. Для этого необходима организация замкнутого (иного) топливного цикла со смешанным (уран-плутониевым) топливом, при реализации которого среди прочих встает проблема нераспространения ядерных материалов.

Для исследования топливных циклов с использованием различных типов ядерных реакторов необходимо разработать математическую модель обращения материалов в энергетике с учетом некоторых возможных потерь материалов. В основу модели должны быть положены уравнения баланса нуклидов, в том числе опасных к распространению, на каждой стадии топливного цикла. Предполагается производить оценку вносимой погрешности исходных данных (в рамках системы топливного цикла для разных его этапов).

При технологических операциях с материалом в ядерном топливном цикле имеют место некоторые его потери, неопределенности и погрешности при учете и контроле средствами измерений количества материала. В ядерной энергетике большого масштаба (с быстрыми и тепловыми реакторами) естественно ожидать большой величины неучтенного материала. Другой важный источник неопределенности связан с погрешностями в задаче расчета образования актиноидов в реакторах вследствие приближений в математическом описании процессов в активной зоне (физика, геометрия, описание технологического режима облучения: процессы, время, исходные данные), неопределенностей в исходных физических постоянных (нейтронных данных). Последняя задача может быть решена с помощью аппарата теории возмущений.

Учитывая эти основные источники ошибок, при моделировании топливных циклов возможно производить оценку влияния погрешности исходных данных при системном анализе топливных циклов. Результаты этого анализа должны быть полезны при организации системы и сравнении различных вариантов построения схемы материальных потоков в ядерном топливном цикле.

В докладе будет представлена схема рассматриваемого топливного цикла, математическая модель этапов и подходы к анализу неопределенностей.