Задачи учёта и контроля на стадиях ятц

Обогащение. На этой стадии необходимы следующие процедуры учёта и контроля:

• 1. Мониторинг степени обогащения.
• 2. Учёт количества ЯМ и измерение обогащения конечного продукта.
• 3. Анализ (определение количества) ЯМ, остающихся в процессе. Производство таблеток (переработка UF₆ в U0₂). На этой стадии

происходит превращение UF₆ в UO2 и приготовление таблеток (пропитка порошка, прессование и отжиг таблеток, обработка поверхности). Требуется:

• 1. Анализ исходного UF₆ для определения его массы и степени обогащения.
• 2. Анализ продукции UCb на степень обогащения.
• 3. Измерение массы делящихся изотопов, складированных под контролем.
• 4. Анализ таблеток U0₂ — определение массы делящихся изотопов и степени обогащения.
• 5. Анализ материала, остающегося в установке.

Производство ТВС. Изготовление твэл (набивка трубок таблетками, герметизация твэл), изготовление ТВС. Здесь требуется измерение топливных стержней для контроля ЯМ и качества продукции (измерение массы ЯМ на единицу длины с целью определения степени однородности и выбраковки дефектных изделий).

Выработка энергии. На АЭС, где непосредственно происходит выработка тепла и производство электрической энергии требуется:

• 1. Контрольные измерения свежих топливных сборок (измерение массы ЯМ на единицу длины).
• 2. Контрольные измерения отработавших сборок с целью проверки глубины выгорания и времени охлаждения.

Переработка ОЯТ. Стадия включает растворение ТВС, транспортировку раствора по трубопроводам, разделение по фракциям (уран, плутоний, продукты деления). Здесь требуется:

• 1. Анализ концентрации ЯМ в растворах.
• 2. Мониторинг ионообменных колонн и хода процессов разделения элементов.
• 3. Определение количества ЯМ, остающихся в установке:
  • • мониторинг содержания Pu в кальцинаторах;
  • • анализ растворосодержащих цистерн с целью определения объемов растворов и содержания в них ЯМ.
  • • анализы растворов в процессе переработки (контроль концентрации ЯМ).
  • • определение количества ЯМ, остающихся в установках.

Переработка отходов. На этой стадии проводится анализ содержания U и Pu в отходах высокой и низкой плотности (дефектные изделия, отходы механической обработки).

Транспортировка ЯМ с объекта на объект. На этой стадии ЯТЦ осуществляется проверка персонала и транспортных средств на содержание ЯМ.

Рассмотрение задач учёта и контроля на разных стадиях топливного цикла приводит к выводу, что измерениям подлежат ЯМ, находящиеся в разных состояниях и формах, в разных сочетаниях с другими материалами, с разным уровнем радиоактивности. Для выполнения этих задач применяются различные методы и аппаратура. В табл. 5.1. перечислены ядерные материалы и указаны их подотчетные количества и содержания, определенные требованиями МАГАТЭ.

Категории ЯМ представлены в табл. 5.2. Уран определяется по степени обогащения U²³⁵ и по полному количеству урана, плутоний — по полному количеству плутония. I категория определяется минимальным количеством ЯМ, необходимым для изготовления оружия.

Таблица 5.1.

Ядерные материалы и их подотчетные количества

Материал считается Pu²⁴², если общее весовое содержание этого изотопа в смеси изотопов плутония > 20%.

Материал считается Pu", если общее весовое содержание этого изотопа в смеси изотопов плутония > 10%.

От категории расположенных на объекте ядерных материалов зависят требования к точности контрольных измерений при подведении баланса ядерных материалов — относительные стандартные отклонения в процентах от инвентарных количеств — (см. табл. 5.3).

Таблица 5.2.

Категории ЯМ, используемые при обеспечении их безопасности на примере U²³⁵

ЯМ располагаются на установках ядерного топливного цикла. Сведения о запасах ядерных материалов на различных объектах даны в табл. 5.4.

В табл. 5.5. приведены данные о частоте инвентаризаций на различных объектах, которые дают представление о числе повторных измерений ЯМ за год.

Особый тип контрольных мероприятий на ядерных объектах — проверочные инспекции. Оборудование, применяемое для инспекций и установленное на конкретных предприятиях, значительно различается.

Инспектор рассматривает более широкий круг ядерных материалов, посещая разные объекты. Он использует данные, полученные с помощью нескольких подобных приборов неразрушающего контроля, а не одного прибора. Инспектор перевозит свою аппаратуру с объекта на объект, что вызывает необходимость частых её перекалибровок.

Например, раз в год специалисты лаборатории «Маунд» посещают предприятия промышленного комплекса для проверки содержания Ри в опечатанных учетных единицах. Ранее для измерений использовались портативный калориметр и гамма-спектрометр высокого разрешения. Инспекция длилась две недели, включая время на подготовку аппаратуры. Впоследствии комплект приборов был дополнен счетчиком для пассивных нейтронных измерений.

Для проведения контрольных измерений выбирают учётные единицы из разных категории материалов. Внутри каждой категории подвергают контролю несколько учётные единиц с разными массами, чтобы охватить весь диапазон возможных масс.

Таблица 5.3.

Требования к точности измерений ядерных материалов

Контрольные измерения обычно проводят с целью определения численного значения количества ЯМ. При этом стремятся обеспечить наивысшую возможную точность результата. Однако существует ряд задач контроля, требующих лишь качественной информации об образцах, предварительные сведенья о которых могут быть неоднозначными.

Распределение запасов ядерных материалов в расчете на тип установки и категорию (ЕВРАА ТОМ), %

Таблица 5.4.

К их числу относятся:

• • определение характеристик немаркированных или ошибочно маркированных образцов;
• • установление присутствия ЯМ в образцах по принципу

«да/нет»;

• подтверждение получателем данных поставщика и др.

Таблица 5.5.

Данные о частоте инвентаризаций на различных объектах ЯТЦ

Такие задачи требуют качественных или количественных измерений, проводимых с помощью методов неразрушающего анализа.

Если при измерении определяют только характерный признак или качество ЯМ, его можно отнести к категории качественных (атрибутивных) измерений. К категории количественных измерений проводимых с невысокой точностью, относят определение характеристик отходов, контроль за перемещением ядерного материала, измерение отложений делящихся материалов в технологических емкостях и трубопроводах.