Хранилище больших компонентов при
advertisement
Хранилище больших компонентов при выводе атомной станции из эксплуатации M. Wagner(markus.wagner@grs.de), K. Hummelsheim, U. Hesse, M. Kirsch, M. Wehrfritz (GRS) T. Cramer(t.cramer@brenk.com), S. Thierfeldt (Brenk Systemplanung) 18.5.2011 IAEA Workshop, Heringsdorf План Введение Краткое описание модели Результаты • Сравнение с экспериментами на Грайфсвальд (ВВЭР-440) • Результаты для западного реактора общего типа (немецкий Конвой тип) • Радиологический и экономические аспекты (системное планирование Бренк) Заключение и дальнейшие планы Markus Wagner - Decay Storage 2 Введение Способы вывода из эксплуатации в Германии • Немедленный демонтаж (Würgassen, Stade) • Безопасный корпус (Lingen) Альтернативные стратегии: • Хранилище радиоактивных больших компонентов • Демонтаж больших компонентов целиком (реакторный корпус, парогенератор) • Хранилище больших компонентов • Примеры: NPP Greifswald, NPP Rheinsberg Цель: использовать хранилище для • снижения радиационного облучения персонала • уменьшение количества материала для захоронения Markus Wagner - Decay Storage 3 Введение Оценка хранилища Вопросы, требующие ответа: • Сокращение дозы и количества материалов, которые будут утилизироваться? • Оптимальное время хранения? Некоторые важные аспекты • Пониженные дозы для персонала • Методы демонтажа (дистанционный, ручной) • Доля материала, который будет утилизироваться, выбор контейнера Основная величина: Нуклидный состав → вычисление GRS Две модели • ВВЭР-440 Greifswald → Сравнение с экспериментом • Западный реактор общего типа (немецкий Конвой тип) → Оценка Анализ радиологического и экономического аспектов (системное планирование Бренк) Markus Wagner - Decay Storage 4 Краткое описание модели Как мы получили нуклидный состав? • Состав материала (в том числе примесей) • Нейтронный поток • История мощности • 4 + 1 шаг Геометриче ская модель Вычисление нейтронного потока DORT (2D deterministic transport) Markus Wagner - Decay Storage Активация Определение источника GRS-ORIGENX NGSRC (GRS) Расчет мощности дозы DORT (, MCNP) 5 Описание модели 2D → R-Z-геометрия PWR модель Markus Wagner - Decay Storage ВВЭР модель 6 Результаты - ВВЭР Обратное рассеяние Markus Wagner - Decay Storage 7 Результаты - сравнение с экспериментами на Грайфсвальд Общие замечания • Никакой подгонки измерений • Частично скудность представленной информации Хорошее согласие с Fe-55 and Co-60 (~ фактор 2) Расхождения в Co60 частичо из-за выбранной концентрации Co в материале Большие отклонения в Ni-63? Markus Wagner - Decay Storage 8 Результаты - сравнение с экспериментами на Грайфсвальд измерения мощности дозы на расстоянии 50 см и 2 м от стенки реактора (внутренние конструкции демонтированы, 13.66 лет после остановки реактора) Главный вклад дает Co-60 Хорошее согласие вблизи активной зоны Результаты хуже вблизи патрубков Различия в нижней части (низкая активность) Markus Wagner - Decay Storage 9 Результаты - PWR Значительный эффект обратного рассеяния Markus Wagner - Decay Storage 10 Результаты - PWR В расчет включены несколько сотен изотопов Анализ проведен для: H-3, Be-10, C-14, Cl-36, Ca-41, Ca-45, Cr-51, Mn-54, Fe-55, Fe-59, Co-58, Co-60, Ni-59, Ni63, Zn-65, Se-74, Se-79, Sr-90, Ze-93, Nb93m, Nb-94, Mo-93, Mo-99, Ag-108m, Ag110m, Sb-125, Cs-134, Cs-137, Ba-137m, Ce144, Eu-152, Eu-154, Ta-182 Доступны данные также для других составляющих. Markus Wagner - Decay Storage 11 Результаты - PWR Отношение активности к уровню очистки для различных изотопов (средняя активность для реактора) 0,5a 5a 10a 20a 30a 50a 70a 100a 150a 200a Co60 Co60 Co60 Co60 Co60 Eu152 Eu152 Eu152 Nb94 Nb94 67% 95% 94% 89% 79% 48% 76% 75% 61% 76% Ta182 Eu152 Eu152 Eu152 Eu152 Co60 Co60 Nb94 Eu152 Mo93 15% 3% 4% 9% 17% 45% 14% 16% 21% 13% Mn54 Eu154 Eu154 Eu154 Eu154 Eu154 Eu154 Mo93 Mo93 Ag108m 14% 1% 2% 3% 4% 6% 5% 3% 10% 3% Eu152 Mn54 Nb94 Nb94 Eu154 Ag108m Eu152 1% 1% 1% 3% 2% 3% 2% Fe59 Mo93 Co60 Nb93m TL208 1% 1% 1% 1% 2% Eu154 Ag108m Ni59 Nb93m 1% 1% 1% 1% Markus Wagner - Decay Storage Доля гамма излучения нуклида к полному гамма излучению для одной "ячейки" в активной зоне реактора 12 Results – Analysis by Brenk Systemplanung Что было сделано со всеми данными? На основании данных по активации и мощности дозы было проведено подробное исследование для оптимизации • Индивидуальных и коллективных доз • Количество материала, которое должно быть очищено или должно рассматриваться как радиоактивные отходы • Затраты Различные наборы данных были рассмотрены для учета неопределенности в примесей Были рассмотрены следующие стратегии: • Стратегия 1: прямой и полный демонтаж корпуса реактора и внутренних частей • Стратегия 2: хранение реактора с внутрикорпусными устройствами и последующий демонтаж • Стратегия 3: прямой демонтаж высокорадиоактивных внутрикорпусных устройств, хранение реактора и "слабо" радиоактивных внутрикорпусных устройств Markus Wagner - Decay Storage 13 Rechenläufe DWR 1.300 RDB-Unterteil - Standardfall - Результаты – Стандартный вариант 400 30 350 Доза (бирюзовый) Клиренс (розовый) Затраты (оранж.) как функция времени 300 20 250 200 15 150 10 akk. Kollektivdosis 100 Freigabe 50 5 akk. Kosten 0 Rechenläufe WWER RDG1-Unterteil - Standardfall - Kosten Entsorgung [Mio. €] Kollektivdosis [Pers.-mSv] Freigabe Sp. 5, 9, 10a [Mg] 25 0 50 100 150 200 0 250 20 180 18 160 16 140 14 120 12 100 10 akk. Kollektivdosis 80 8 Freigabe 60 akk. Kosten 6 40 4 20 2 0 0 50 100 150 200 Kosten Entsorgung [Mio. €] Kollektivdosis [Pers.-mSv] Freigabe Sp. 5, 9, 10a [Mg] Dauer der Entsorgung [a] 200 Оптимальный диапазон от 50 до 80 лет (соответствует хранению около 40-70 лет) по отношению к дозе и затратам 0 250 Dauer der Entsorgung [a] Markus Wagner - Decay Storage 14 Rechenläufe DWR 1.300 RDB-Unterteil (Standardfall) - Entsorgungsmassenbilanz - Результаты – Баланс отходов 400 Endlager [Mg] Клиренс (розовый) 350 Entsorgungsoptionen [Mg] Хранилище (оранж.) Расплав (бирюзовый) Einschmelzen [Mg] Freigabe [Mg] 300 250 200 150 100 50 Rechenläufe WWER RDG1 (Standardfall) - Entsorgungsmassenbilanz - 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Dauer der Abklinglagerung [a] 180 160 Entsorgungsoptionen [Mg] 140 Endlager [Mg] 120 Einschmelzen [Mg] 100 Freigabe [Mg] 80 60 40 20 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Dauer der Abklinglagerung [a] Markus Wagner - Decay Storage 15 Заключение Исследование хранилища для больших компонентов Активационный расчет • ВВЭР-440 Greifswald • Западный реактор общего типа (немецкий Конвой тип) Анализ активации с учетом радиологических и экономических аспектов Расчет для стандартного случая • оптимум около 50-80 лет • Четко видно уменьшение дозы • Уменьшение количества материала для захоронения Рассмотрен "наихудший сценарий" при учете неопределенностей Дальнейшие планы Улучшение активационного расчета • 3х-мерная модель • Дальнейшие сравнения с экспериментом Markus Wagner - Decay Storage 16
