Сборник тезисов докладов IX Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2006

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Ядерное нераспространение»

Все доклады секции


МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Хвостов А.В., Фоменко А.Г.

Томский политехнический университет

Рассмотрены возможности применения методов моделирования для учета возможных технологических потерь ядерных материалов в технологических процессах их переработки.

Особое место в решении задач ядерного нераспространения занимают методы и системы учета, контроля и физической защиты ядерных материалов (УКиФЗ ЯМ), и, в первую очередь, специальных расщепляющихся ядерных материалов (ЯМ) [1].

При взаимном сотрудничестве России и США в этой области созданы современные системы УКиФЗ ЯМ на основных предприятиях ядерного топливного цикла. Эти системы успешно работают, когда имеются возможности конкретной инвентаризации ЯМ и проведения измерения ЯМ с помощью количественного анализа, цель которого состоит в определении численного значения количества ЯМ.

Но для некоторых ядерных технологий получения и переработки ЯМ возможны технологические потери, которые могут классифицироваться как незавершенная продукция. При этом очень важным является исследование особенностей технологических процессов и различных механизмов взаимодействия ЯМ со средой, когда может образоваться некоторое скрытое инвентарное количество ядерных материалов.

Возможные технологические потери связаны с переходом ЯМ в различные виды отложений на стадиях технологических процессов. При этом, могут возникать ситуации, когда часть имеющих в технологическом процессе ЯМ не может быть достаточно точно оценена из-за особенностей технологии и конструкций самих технологических установок.

И чтобы, хотя бы качественно, оценить технологические потери применяются различные методы качественного (атрибутивного) измерения количества ЯМ, косвенные методы измерений, основанные на различных полуэмпирических методах, а также различные методы моделирования и прогнозирования возможных технологических потерь ЯМ [2].

Две первые процедуры имеют эксплуатационные регламентации и при этом используются штатные методики и оборудование.

Дополнительные, более доступные инструменты исследования и прогнозирования технологических потерь ЯМ - различные методы моделирования позволяют учитывать результаты плановых ревизий и оценивать скрытое количество ЯМ, а также в некоторых случаях прогнозировать технологические потери.

Для моделирования и прогнозирования потерь ЯМ применяются методы статистического и математического моделирования процессов взаимодействия ЯМ со средой и процессов массопереноса.

Для разработки методов статистического моделирования важным является построение на основе экспериментальных исследований функциональных зависимостей для основных параметров; тогда на основе полученной модели можно оценить и предсказать возможные технологические потери.

При применении методов математического моделирования строится математическая модель процессов взаимодействия ЯМ со средой и процессов массопереноса, а затем проводится компьютерное моделирование для оценки и предсказания возможных технологических потерь ЯМ.

Причем, при разработке методик моделирования перемещения и отложения ЯМ в трактах технологических установок, требуется учитывать и особенности как технологических процессов, так и технологических установок. Необходимо также проводить дополнительные экспериментальные исследования непосредственно на самих технологических установках для учета конкретных режимов и определения требуемых параметров и коэффициентов для построения математических моделей таких технологических процессов.

Методы моделирования процессов перемещения ЯМ могут применяться для оценки технологических потерь ЯМ, а также для выбора наиболее оптимальных режимов работы технологических установок, когда потери, связанные с отложениями ЯМ в трактах установок, могут быть минимальными.

Таким образом, разработка различных методов моделирования и прогнозирования возможных технологических потерь ЯМ позволяет использовать их как дополнительные инструменты для оценки и определения скрытого инвентарного количества ЯМ.

Литература

1.        Ядерное нераспространение: Учебное пособие. В 2-х том. / И.А.Ахтамзян и др. Под. Общ.ред. В.А.Орлова 2-изд. – М.: ПИР-Центр, 2002.

2.        Д.Райли, Н.Эннслин, Х.Смит, С.Крайнер Пассивный неразрушающий анализ ядерных материалов: Пер. с анг. – М.:
ЗАО «Издательство Бином», 2000.