Ранжирование долгоживущих радионуклидов ядерного топливного цикла Белорусской АЭС по вкладам в потенциальную биологическую опасность

С использованием методического подхода оценки потенциальной биологической опасности (радиотоксичности) радионуклидов проведены расчетные исследования и сравнительный анализ вкладов в суммарную радио токсичность долгоживущих продуктов деления и актинидов, накапливающихся в ядерном топливном цикле (ЯТЦ) Белорусской АЭС. Для корректной оценки массы изотопа ²³⁷Np на долговременном этапе обращения с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) проведена доработка математической модели ЯТЦ Белорусской АЭС расчетного кода CUB в части учета последовательных превращений изотопов ²⁴¹Pu, ²⁴¹Am и ²³⁷Np. Начальные концентрации по основным радиационно-опасным радионуклидам на момент выгрузки топлива из активной зоны реактора  ВВЭР-1200 представлены в разработанной авторами и оформленной в виде электронного справочника «Радиационные характеристики отработавшего ядерного топлива Белорусской АЭС» базе данных. Подготовка баз данных ведется согласно рекомендациям Руководства по безопасности РБ-093-20 «Радиационные и теплофизические характеристики отработавшего ядерного топлива водо-водяных энергетических реакторов и реакторов большой мощности канальных». Основные характеристики, используемые при моделировании ЯТЦ в коде CUB: общая масса ОЯТ (2492 т), количество отработавших тепловыделяющих сборок (5294 шт.) и среднее выгорание, – приняты в соответствии с данными Стратегии обращения с отработавшим ядерным топливом Белорусской АЭС. Показано, что на этапе до 100 лет основной вклад в суммарную радиотоксичность вносят актиниды ²³⁸Pu, ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu, ²⁴¹Pu, ²⁴³Am, ²⁴¹Am, ²³⁷Np, при этом вклады ²⁴¹Pu, ²⁴¹Am и ²³⁷Np равны 0,07, 49,0 и 0,007 % соответственно. Через 5 тыс. лет вклад ²⁴¹Am составит 0,24 %, а изотопа ²³⁷Np – до 0,1 % от общего вклада актинидов в суммарную радиотоксичность. Полученные результаты могут быть использованы для обоснования требований к фракционированию (извлечению ²³⁷Np, ²⁴¹Pu, ²⁴¹Am) при переработке ОЯТ Белорусской АЭС. 

1. Оценка запасов активности по номенклатуре основных радиационно-опасных радионуклидов при долговременном обращении с отработавшим ядерным топливом Белорусской АЭС / Ю. А. Корчева [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Серыя фiз.-тэхн. навук. – 2020. – Т. 65, № 2. – С. 243–251. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2020-65-2-243-251

2. Расчетные исследования радиотоксичности облученного топлива ВВЭР-1200 и запасов активности при долгосрочном обращении с ОЯТ Белорусской АЭС / Ю. А. Корчева [и др.] // Изв. Рос. акад. наук. Сер. физическая. – 2020. – Т. 84, № 10. – С. 1509–1513.

3. Analysis of potential hazard of the spent nuclear fuel at the intermediate and long-term stages of the nuclear fuel / J. A. Korchova [et al.] // Nonlinear Dynamics and Applications: Proc. of the 28th Anniversary Seminar NPCS-2021, May 18–21, 2021, Minsk, Belarus. – Minsk, 2021. – Vol. 27. – P. 217–227.

4. Лопаткин, А. В. Условия достижения радиационной эквивалентности природного сырья и долгоживущих радиоактивных отходов в ядерной энергетике России / А. В. Лопаткин, И. В. Платонов, В. Е. Попов // Атом. энергия. – 2020. – Т. 129, вып. 4. – С. 194–199.

5. A Basic Toxicity classification of radionuclides. – Vienna: International Atomic Energy Agency, 1963. – 45 p. – (Technical Reports series; 15).

6. Верификация и использование комплекса математических программ для оценки запасов радиоактивности в обеспечение безопасности ядерных установок на промплощадке АЭС [Электронный ресурс] / Н. В. Горбачева [и др.] // Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР: материалы 6-й Междунар. науч.-техн. конф., Подольск, 26–29 мая 2009 г. / ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС». – Подольск, 2009. – Режим доступа: https://gosatomnadzor.mchs.gov.by/upload/iblock/a76/npa-yrb-1.pdf