Назначение
Установка измерения выгорания и количества ядерных материалов в пеналах с отработавшим ядерным топливом АМБ МКС-01 АМБ (далее - установка) предназначена для измерения выгорания и количества ядерных материалов (ЯМ) в пеналах с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ), образующимся при разделке отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) реакторов АМБ, и измерения количества ЯМ в фильтрах с твердыми радиоактивными отходами (ТРО) и просыпями ОЯТ в условиях Белоярской АЭС.
Описание
Выгоранием ядерного топлива является величина, равная количеству выделенной энергии при делении ядерного топлива в ОТВС в течение времени ее облучения в реакторе, деленному на начальную массу урана в ОТВС. Размерность выгорания - МВт-сут/кг и ГВт-сут/т.
Контролируемыми ЯМ в ОЯТ, ТРО и просыпях ОЯТ являются изотопы урана и плутония.
Измерение выгорания ядерного топлива и количества ЯМ в пеналах с ОЯТ осуществляется посредством измерений скорости счета каналов регистрации нейтронного излучения, пропорциональной плотности потока собственного нейтронного излучения от накопившихся в ОЯТ актиноидов.
Измерение количества ядерного топлива в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ осуществляется посредством измерений скорости счета каналов регистрации нейтронного излучения, пропорциональной плотности потока собственного нейтронного излучения от накопившихся в ОЯТ актиноидов, мощности дозы гамма-излучения, спектров гамма-излучения.
Установка включает в себя каналы регистрации нейтронного излучения, каналы регистрации гамма-излучения спектрометрические, каналы регистрации гамма-излучения дозиметрические, электронный модуль и комплект монтажных частей (механическую часть).
В каналах регистрации нейтронного излучения используются счетчики типа СНМ-18. Блок детектирования нейтронного излучения (БДН) размещен в свинцовой защите для уменьшения дозовой нагрузки от гамма-излучения на счетчики и предусилитель. БДН размещен в полиэтиленовой защите для увеличения эффективности регистрации нейтронного излучения. Один БДН обеспечивает просмотр верхней либо нижней половины выемной части, содержащей фрагменты твэлов АМБ, или фильтров с ТРО и просыпями ОЯТ.
В каналах регистрации гамма-излучения спектрометрических используются CdZnTe-детекторы. Блоки детектирования гамма-излучения спектрометрические (БДС) размещены в свинцовой защите для уменьшения дозовой нагрузки от гамма-излучения на детектор и предусилитель. На уровне эффективного центра детектора в защите находится коллиматор, обеспечивающий «просмотр» трети фильтра с ТРО и просыпями ОЯТ.
В каналах регистрации гамма-излучения дозиметрических используются блоки детектирования дозиметрические (БДД) на основе алмазного детектора типа ПДПС для измерения мощности поглощенной дозы гамма-излучения. На уровне эффективного центра
детектора в защите находится коллиматор, обеспечивающий «просмотр» трети фильтра с ТРО и просыпями ОЯТ.
Механическая часть предназначена для размещения блоков детектирования нейтронного и гамма-излучения для проведения измерений с пеналами с ОЯТ АМБ и фильтрами с ТРО и просыпями ОЯТ. Центральная несущая конструкция (ЦНК) механической части выполнена в виде цилиндрической конструкции, окруженной слоем борированного полиэтилена для уменьшения фонового нейтронного излучения. В ЦНК размещаются свинцовая и полиэтиленовая защита БДН и свинцовые коллиматоры БДД и БДС. ЦНК накрывается крышкой из борированного полиэтилена для защиты БДН от фонового нейтронного излучения. Блоки детектирования расположены в ЦНК параллельно оси исследуемых выемных частей и фильтров.
БДН, БДС и БДД входят в состав блока детекторов (БД), который устанавливается на защитном цилиндре координатно-наводящего устройства (КНУ) в защитном корпусе блока детекторов. БД содержит элементы для его захвата и съёма с защитного цилиндра координатно-наводящего устройства (КНУ) для проведения ремонта или поверки блоков детектирования.
С помощью грузоподъемного механизма пенал с выемными частями с ОЯТ АМБ или фильтрами с ТРО и просыпями ОЯТ помещается внутри БД. Высота БД позволяет проводить измерения характеристик одновременно одной выемной части или одного фильтра. Перемещение пенала, в котором размещаются 3 выемные части или 3 фильтра, осуществляется по сигналу оператора установки измерения.
В состав электронного модуля, соединенного с блоками детектирования кабельными линиями связи, входит набор электронных блоков для обеспечения работы блоков детектирования и обработки данных.
Установка имеет следующие средства ограничения от несанкционированного доступа:
- защитные наклейки и замки шкафа, в котором размещается оборудование блока вторичной аппаратуры и блока управления установки;
- пломбы на корпусе персонального компьютера;
- замок на лицевой панели персонального компьютера, препятствующий несанкционированному включению компьютера и подключению внешних устройств хранения информации.
Программное обеспечение FLAME-АМВ обеспечивает функционирование установки:
- градуировку, проверку и поверку каналов регистрации нейтронного и гамма-излучения установки;
- измерения скорости счета импульсов каналами регистрации нейтронного излучения, мощности дозы и энергетических спектров гамма-излучения;
- вычисление выгорания и количества ядерных материалов (ЯМ) в пеналах с ОЯТ, вычисление количества ЯМ в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ;
- связь с установкой МКС-02 АМБ и базой данных системы учета и контроля ЯМ.
Программное обеспечение FLAME-АМВ состоит из следующих функциональных блоков:
- Flame-амЬ.ехе - основного исполняемого модуля;
- AsTract.dll - модуля управления блоками детектирования нейтронного и гамма-излучения, аналого-цифровыми преобразователями АЦП-1к-В8 и счетчиками-интенсиметрами СЧМ-32;
- DirectUse.dll - модуля для обеспечения интерфейса с пользователем и связи с модулем AsTract и другими блоками установки;
- done.mdb - базs данных.
Программное обеспечение FLAME-АМВ не влияет на метрологические характеристики установки, имеет уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений А.
Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице
| Наименование программного обеспечения | Идентификации-онное наименование программного обеспечения | Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения |
| FLAME-AMB | flame-amb | 1.0.0.0 | B5A37236D96- D7895B80753524- F9B6D7FCCA00AAE | SHA-1 |
Шкаф для размещения электронных блоков
Блок вторичной аппаратуры
Замок шкафа, защитная наклейка
Блоки детектирования нейтронного и гамма-излучения
Пломба на корпусе персонального компьютера
Блок управления и обработки данных
Замок на лицевой панели персонального компьютера
Технические характеристики
- диапазон измерений выгорания ОЯТ в пеналах, МВт-сут/кг. от 1 до 45
- пределы допускаемой относительной погрешности
измерения выгорания ОЯТ в пеналах, %
- диапазон измерения массы урана-238 в пеналах с ОЯТ, кг от 9 до 90
- пределы допускаемой абсолютной погрешности
измерения массы урана-238 в пеналах с ОЯТ, кг
- пределы допускаемой относительной погрешности измерения масс изотопов урана
и плутония (кроме урана-238) в пеналах с ОЯТ, %
- минимальная контролируемая масса ЯМ в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ, г при выгорании ОЯТ 1 МВт-сут/кг
при выгорании ОЯТ 45 МВт-сут/кг
- пределы допускаемой относительной погрешности измерения минимальной и максимальной массы изотопов урана и плутония в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ, %
- время измерения выгорания и количества ЯМ в одной
выемной части с ОЯТ, мин. от 5 до 30
- время измерения количества ЯМ в фильтре с ТРО
и просыпями ОЯТ, мин. от 5 до 30
- время установления рабочего режима установки измерения, мин., не более 30
| _ | характеристики сети питания установки | |
| напряжение, В | от 198 до 242 |
| частота, Гц | от 47 до 53 |
| _ | потребляемая мощность, В^А, не более | 1000 |
| _ | габаритные размеры блока установки детекторов, мм: ■ диаметр | 660 |
| ■ высота | 990 |
| _ | габаритные размеры модуля электронного, мм: ■ длина | 560 |
| ■ ширина | 800 |
| ■ высота | 2030 |
| _ | масса блока установки детекторов, кг, не более | 500 |
| _ | масса электронного модуля, кг, не более | 120 |
| _ | средняя наработка на отказ, ч., не менее | 5000 |
Канал регистрации нейтронного излучения
- диапазон измерения масс изотопов урана и плутония
в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ, кг
■ при выгорании ОЯТ 1 МВт-сут/кг...................... от 2-10-3 до 50
■ при выгорании ОЯТ 45 МВт-сут/кг........................ от 5 до 50
- диапазон чувствительности детектора для энергии нейтронов, выходящих из водородосодержащего замедлителя вспомогательного устройства ВУ-3 с источником типа ИБН в центре, имп./нейтр. от 0,240-3 до 1,040-3
- пределы допускаемой относительной погрешности чувствительности детектора для энергии нейтронов, выходящих из водородосодержащего замедлителя вспомогательного устройства ВУ-3 с источником типа ИБН в центре, % ±10
Канал регистрации гамма-излучения спектрометрический - диапазон измерения масс изотопов урана и плутония
в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ, кг
■ при выгорании ОЯТ 1 МВт-сут/кг...................... от 5-10-3 до 2
■ при выгорании ОЯТ 45 МВт-сут/кг.................. от 10-4 до 2-10-2
диапазон контролируемой суммарной массы ЯМ
в корзинах и емкостях с ТРО, кг
■ при выгорании ОЯТ 1 МВт-сут/кг................... от 10-2 до 5
■ при выгорании ОЯТ 45 МВт-сут/кг............... от 2-10-4 до 5 -10-2
- энергетический диапазон регистрируемого гамма-излучения, МэВ от 0,05 до 1,0
| _ | абсолютное энергетическое разрешение: • при энергии гамма-излучения E=60 кэВ, кэВ 15 • при энергии гамма-излучения E=662 кэВ, кэВ 20 |
| _ | максимальная входная статистическая загрузка, имп./с 104 |
| _ | диапазон чувствительности детектора к гамма-излучению источника 241Am типа ОСГИ при размещении источника и детектора во вспомогательном устройстве ВУ-4, имп./Бк от 1-10-5 до 5-10'5 |
| _ | пределы допускаемой относительной погрешности чувствительности к гамма-излучению, % ±10 |
Канал регистрации гамма-излучения дозиметрический
- диапазон измерения масс изотопов урана и плутония
в фильтрах с ТРО и просыпями ОЯТ, кг
• при выгорании ОЯТ 1 МВт-сут/кг от 2 до 50
• при выгорании ОЯТ 45 МВт-сут/кг от 2-10'2 до 50
- диапазон энергий регистрируемого
гамма-излучения, МэВ от 0,08 до 25
- диапазон измерения мощности поглощенной дозы
гамма- излучения, Гр/с от 240'4 до 0,2
- пределы допускаемой относительной погрешности
измерения мощности поглощенной дозы гамма- излучения, % ± 5
Рабочие условия эксплуатации установки:
- рабочая среда воздух
- температура воздуха, °С от 18 до 40
- относительная влажность воздуха, % до 80
- режим работы периодический
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист руководства по эксплуатации НПОК017.00.00.000РЭ типографским или иным способом и на переднюю панель модуля электронного по технологии предприятия-изготовителя.
Комплектность
1. Установка в составе:
- блок детектирования нейтронного излучения ..............................................6 шт.
- блок детектирования гамма-излучения: спектрометрический ............................................................................9 шт.
дозиметрический..................................................................................9 шт.
- модуль электронный........................................................................................ 1 компл.
- комплект монтажных частей (механическая часть) ..................................... 1 компл.
- вспомогательные устройства ВУ-1 и ВУ-2 для проверки и поверки каналов регистрации нейтронного и гамма-излучения ................................................ 1 компл.
- стенд для ремонта, наладки БД ..................................................................... 1 компл
- комплект ЗИП................................................................................................... 1 компл.
Состав модуля электронного установки измерения:
- блок вторичной аппаратуры (БВА ................................................................. 1 компл.
- блок управления и обработки данных (БУ.................................................... 1 компл.
Состав комплекта монтажных частей установки измерения:
- центральная несущая конструкция со слоем защиты из борированного полиэтилена......................................................................... 1 шт.
- свинцовая и полиэтиленовая защита БДН.....................................................3 шт.
- свинцовый коллиматор БДС и БДД...............................................................9 шт.
- кабельный шлейф от разъема РП 14 до блоков детектирования нейтронного
и гамма-излучения..............................................................................................4 компл.
- крышка из борированного полиэтилена........................................................ 1 шт.
2. Руководство по эксплуатации НПОК017.00.00.000 РЭ....... 1 шт.
3. Методика поверки 1 шт.
4. Методика выполнения измерений МВ-09-2009 1 шт.
Поверка
осуществляется в соответствии с документом «Установка измерения выгорания и количества ядерных материалов в пеналах с отработавшим ядерным топливом АМБ МКС-01 АМБ. Методика поверки» разработанной изготовителем и утвержденной руководителем ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИФТРИ».
Для поверки используются:
1. Источник быстрых нейтронов типа ИБН с потоком нейтронов не менее 5-105 нейтр./с, пределы допускаемой относительной погрешности потока нейтронов ±5 % при доверительной вероятности 0.95 (аттестованный в установленном порядке).
2. Источник гамма-излучения 241Am типа ОСГИ с активностью не менее 105 Бк, пределы допускаемой относительной погрешности активности ±3 % при доверительной вероятности 0.95 (аттестованный в установленном порядке).
3. Дозиметр ДКД-02-«ИФТП» на основе алмазного детектора, пределы допускаемой относительной погрешности измерений мощности поглощенной дозы гамма-излучения ±5 % при доверительной вероятности 0,95, поверенный в установленном порядке.
Сведения о методах измерений
Измерения производятся согласно «Методике выполнения измерений выгорания и количества ядерных материалов в пеналах с отработавшим ядерным топливом АМБ. МВ-09.2009». Свидетельство об аттестации 176-01.00294-2010 от 10.11.2010, Регистрационный код методики измерений по Федеральному реестру ФР.1.38.2010.008827. .
Нормативные документы
1. ГОСТ 27451-87. «Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия».
2. ГОСТ 29075-91. «Система ядерного приборостроения для атомных станций. Общие требования».
3. ГОСТ 8.105-80. «Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений плотности потока и флюенса нейтронов на ядерно-физических установках».
4. «Методика выполнения измерений выгорания и количества ядерных материалов в пеналах с отработавшим ядерным топливом АМБ. МВ-09.2009». Регистрационный код методики измерений по Федеральному реестру ФР.1.38.2010.08827.
5. «Методика выполнения измерений при контроле ядерных материалов в твердых радиоактивных отходах, образующихся при разделке отработавших тепловыделяющих сборок реакторов АМБ. МКЯМ-01.2009». Регистрационный код методики измерений по Федеральному реестру ФР.1.34.2010.08828.
Рекомендации к применению
Рекомендуемые области применения в соответствии с частью 3 ФЗ-102 «Об обеспечении единства измерений»:
- осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта;
- выполнение государственных учетных операций;
- осуществление мероприятий государственного контроля (надзора).
