Определение эффективного коэффициента размножения нейтронов пoдкритической сборки «Ялiна-Тепловая»

Для изучения кинетики подкритических систем и определения оптимальных условий трансмутации долгоживущих радиоактивных продуктов деления в спектре ADS-систем (Accelerator Driven Subcritical System) в Объединенном институте энергетических и ядерных исследований – Сосны создана исследовательская ядерная установка (ИЯУ) «Ялiна», включающая генератор нейтронов и две подкритические сборки: «Яліна-Тепловая» с тепловым спектром нейтронов и «Яліна-Бустер» – с быстрым. Представлены исследования по изучению реактивности подкритической сборки «Яліна-Тепловая». Для этого были проведены измерения эффективного коэффициента размножения нейтронов (k_эфф) тремя независимыми методами: обратного умножения, вероятностным и импульсным. Исследование выполнялось для топливной загрузки из 285 твэлов ЭК-10. Для метода обратного умножения измеренный коэффициент умножения составил М = 22,3 ± 0,6, что соответствует эффективному коэффициенту размножения нейтронов k_эфф = 0,9551 ±0,0016. Измерения по вероятностному методу, или методу Фейнман-альфа, основанному на измерении флуктуации уровня нейтронной плотности в системе, дали значение k_эфф = 0,9597± 0,0003. При изучении поведения нейтронов после введения нейтронного импульса в подкритическую среду (импульсный метод) была измерена постоянная спада мгновенных нейтронов α = –670±0,7 1/с, которая соответствует k_эфф = 0,9560± 0,0001. В результате проведенных исследований получено среднее значение k_эфф подкритической сборки «Ялiна-Тепловая», которое составило k_эфф = 0,9569±0,0018. Рассмотренные методы могут применятся для мониторинга уровня подкритичности ADS-систем и исследовательских ядерных установок.

1. Salvatores, M. Global Physics Approach to Transmutation of Radioactive Nuclei / M. Salvatores, I. Slessarev, M. Uematsu // Nucl. Sci. Technol. – 1994. – Vol. 116, iss. 1. – P. 215–227. https://doi.org/10.13182/NSE94-A21476

2. The Research of Transmutation of Long-Lived Fission Products and Minor-Actinited in a Sub-critical Assembly Driven by the Neutron Generator / S. Chigrinov [et al.] // Proc. of the 2nd Int. Conference on Accelerator Driven Transmutation Technologies & Applications (ADTTA), Kalmar, Sweden, June 1996. – Vol. 2. – P. 737–741.

3. Кипин, Дж. Р. Физические основы кинетики ядерных реакторов / Дж. Р. Кипин. – М.: Атомиздат, 1967. – 428 с.

4. Отчет по обоснованию безопасности подкритического стенда «Ялiна», 5 редакция. – Минск: ОИЭЯИ-Сосны, 2016. – 178 с.

5. Use of Low Enriched Uranium Fuel in Accelerator Driven Subcritical Systems [Electronic Resource]: IAEA-TECDOC-1821 / International Atomic Energy Agency. – Viena, 2017. – Mode of access: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/TE-1821_web.pdf