Создание ядерной подкритической установки, управляемой источником электронов

Иващенко А.А., Комаров С.В., Лещенко А.Ю. (ООО НПФ «Сосны», Россия), Зелинский А.Ю., Карнаухов И.М., Мыцыков А.О., Ушаков И.В., Шульга Н.Ф. (ННЦ ХФТИ, Украина)

Сборник докладов V Международной научно-технической конференции «Инновационные проекты и технологии ядерной энергетики» (МНТК НИКИЭТ-2018), Москва, 2-5 октября 2018 г.

 PDF версия

В соответствии с соглашением между правительствами США и Украины на площадке ННЦ ХФТИ (Харьков, Украина) реализуется инновационный международный проект – строительство ядерной подкритической установки (ЯПУ), управляемой источником электронов.

Уникальная конструкция установки разработана ANL (США) и ННЦ ХФТИ. Принцип действия ЯПУ основан на умножении в ядерной подкритической сборке инициирующего импульса нейтронов, генерируемого вольфрамовой или урановой мишенью в результате ее облучения потоком высокоэнергетических электронов. Основными компонентами установки являются линейный ускоритель электронов, система транспортировки пучка электронов от линейного ускорителя на мишень, нейтронообразующая мишень, подкритическая сборка, нейтронные каналы, биологическая защита и вспомогательные системы.

Планируется применение ЯПУ в двух основных направлениях. Во-первых, это традиционные исследования с использованием нейтронов: радиационное материаловедение, производство медицинских изотопов, нейтронная терапия, элементный анализ материалов, трансмутация радионуклидов и исследования конденсированного состояния веществ методами рассеяния нейтронов. Во‑вторых, подкритические установки, управляемые ускорителем, как независимый объект исследований с учетом перспектив их использования в ядерной энергетике будущего. Особенный интерес связан с экспериментальным исследованием пространственно-временных нейтронно-физических характеристик подкритической сборки, управляемой импульсным ускорителем, в зависимости от частоты и длительности посылки пучка, а также с нейтронно-физическими характеристиками подкритической сборки.

Для создания уникальной ЯПУ применялись специальные подходы и конструкторские решения при проектировании и изготовлении систем и оборудования. Использование специфических материалов (бериллий и высокоплотный графит реакторного качества, специальный алюминиевый сплав), а также необходимость выполнения имеющихся в атомной отрасли высоких требований к обоснованию безопасности и к качеству проектирования и изготовления потребовали создания новых цепочек кооперации между предприятиями Украины, России, Китая, Казахстана, европейских стран, а также восстановления частично утраченных технологий получения и обработки материалов.

В докладе приведено описание конструкции, принципа работы, физических характеристик и возможностей использования ЯПУ. Представлен опыт проектирования, обоснования и изготовления основных систем и оборудования ЯПУ.