РАДИОТОКСИЧНОСТЬ ОБЛУЧЕННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА РЕАКТОРА ВВЭР-1200

Глава 1

РАДИОТОКСИЧНОСТЬ ОБЛУЧЕННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА РЕАКТОРА ВВЭР-1200 В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЫГОРАНИЯ И ВРЕМЕНИ ВЫДЕРЖКИ

Аннотация:

Рассчитана радиотоксичность облученного ядерного топлива реактора ВВЭР-1200 для высоких выгораний и времени хранения до 100000 лет. Радиотоксичность определяет радиологическую опасность радиоактивных отходов после их утечки и проникновения в окружающую среду.

Abstract:

The radiotoxicity of the irradiated nuclear fuel of the VVER-1200 reactor was calculated for high burnups and storage times of up to 100,000 years. Radiotoxicity determines the radiological hazard of radioactive waste after its leakage and penetration into the environment.

Ключевые слова:

изотопы плутония; минорные актиноиды; выгорание; облученное ядерное топливо; время выдержки; аппроксимационные зависимости

Keywords:

plutonium isotopes; minor actinides; burnout; irradiated nuclear fuel; exposure time; approximation dependencies

УДК 519.63:539.17

Введение

В мире существует три концепции, касающиеся управления отработавшим топливом: (1) переработка материала на радиохимических заводах для повторного использования урана и плутония в топливном цикле; (2) непосредственное его захоронение; и (3) долгосрочное хранение с решением об окончательной утилизации, оставленным на более поздний срок.

Различные концепции, связанные с обращением с отработавшим ядерным топливом, зависят от стратегий, принятых каждой страной в отношении развития атомной энергетики, роли этой отрасли в будущем

Утилизация растущих количеств высокорадиоактивных минорных актиноидов, которые являются нежелательными побочными продуктами в ядерном топливном цикле, является главной проблемой, которую необходимо решить, чтобы гарантировать будущее для ядерной промышленности, энергоснабжении страны и возможностей ее базы природных ресурсов.

К минорным актиноидам относятся долгоживущие и относительно долгоживущие изотопы нептуния, америция и кюрия, нарабатываемые в ядерных реакторах.

Когда топливо извлекается из реактора, активность плутония и минорных актиноидов незначительна по сравнению с активностью продуктов деления. Актиноиды имеют гораздо более длительный период полураспада, чем большинство продуктов деления, что создает проблему для длительного хранения радиоактивных отходов. Тяжелые ядра испускают альфа-излучение, которое, будучи поглощенным в организм, более опасно, чем бета-излучение, испускаемое продуктами деления. Эта потенциальная радиотоксичность и является прямой опасностью. Примерно через 200 лет активность и потенциальная токсичность минорных актиноидов в радиоактивных отходах будут выше, чем у быстро распадающихся (для сравнения) продуктов деления. Вот почему очистка радиоактивных отходов включает обращение с плутонием и минорными актиноидами, чтобы оставить более чистую окружающую среду для будущих поколений. При переработке отработавшего топлива отделившийся плутоний можно сжигать в будущих быстрых реакторах. Минорные актиниды эффективно нейтрализуются в течение тысячелетий, заключая их в стекло или керамику перед тем, как хоронить их в геологических формациях.

Из этого следует важность оценки радиологических характеристик изотопов плутония и минорных актиноидов для реакторов нового поколения ВВЭР-1200.

Анализ радиологичных характеристик минорных актиноидов и изотопов плутония

Для анализа наработки и радиологичных характеристик минорных актиноидов и изотопов плутония в рамках данной работы были выбраны штатные тепловыделяющие сборки ТВС-2М реактора ВВЭР-1200.

На первом этапе с использованием программного комплекса MCU-PD [1] были выполнены расчеты активности (Бк/тU) изотопов плутония ( 238Pu, 239Pu, 240Pu, 241Pu, 242Pu) и минорных актиноидов (237Np, 239Np, 241Am, 242Am, 242mAm, 243Am, 242Cm, 243Cm, 244Cm, 245Cm) для значений глубины выгорания отработанного ядерного топлива (ОЯТ) от 50 до 75 ГВт∙сут/тU на момент остановки реактора. Расчетные величины активности изотопов плутония и минорных актиноидов представлены в таблице 1.

Таблица 1. Активности (Бк/тU) изотопов плутония и минорных актиноидов в зависимости от выгорания для реактора ВВЭР-1200

Нуклид Выгорание ОЯТ, ГВт∙сут/тU505560657075237Np1.93E+102.16E+102.38E+102.57E+102.75E+102.91E+10239Np8.49E+178.82E+179.12E+179.39E+179.70E+179.94E+17238Pu1.81E+142.27E+142.75E+143.26E+143.78E+144.30E+14239Pu1.55E+131.55E+131.55E+131.54E+131.53E+131.52E+13240Pu1.43E+131.49E+131.53E+131.57E+131.60E+131.62E+13241Pu8.05E+158.49E+158.80E+159.00E+159.12E+159.18E+15242Pu1.21E+111.47E+111.73E+111.98E+112.23E+112.46E+11241Am8.49E+129.29E+129.86E+121.02E+131.03E+131.03E+13242Am5.48E+156.26E+156.91E+157.44E+157.83E+158.10E+15242m Am4.07E+114.48E+114.75E+114.91E+114.96E+114.94E+11243Am1.50E+122.03E+122.65E+123.33E+124.08E+124.87E+12242Cm3.15E+153.80E+154.41E+154.96E+155.43E+155.81E+15243Cm1.28E+121.71E+122.18E+122.66E+123.13E+123.56E+12244Cm1.79E+142.76E+144.04E+145.69E+147.73E+141.02E+15245Cm2.18E+103.60E+105.61E+108.31E+101.18E+111.61E+11

Из данных, представленных в таблице 1, следует, что активности минорных актиноидов на два порядка превышают активности изотопов плутония. Так как все представленные нуклиды в основном являются альфа-излучателями, то уровни их проникающих излучений таковы, что они не создают существенных радиационных барьеров безопасности при обращении с минорными актиноидами и изотопами плутония.

С другой стороны, уровень токсичности изотопов плутония и минорных актиноидов связаны, прежде всего, с внутренним облучением, создаваемым при ингаляции воздуха или при потреблении воды и пищи намного выше уровня внешнего облучения, определяемого гамма и нейтронным излучением.

Таким образом, используя данные таблицы 1, на втором этапе рассчитывается радиотоксичность изотопов плутония и минорных актиноидов для выгораний ОЯТ от 50 до 75 ГВт∙сут/тU и времени выдержки от 0 до 100000 лет. Концепция радиотоксичности позволяет количественно оценить экологическую опасность при долговременном хранении ОЯТ.

Для оценки радиотоксичности ОЯТ используется ожидаемая эффективная доза. D(Зв) равной

D = d.A,

где d– дозовый коэффициент (Зв/Бк), A – активность радионуклидов (Бк).

Основным видом радиационного воздействия минорных актиноидов и изотопов плутония является ингаляционное воздействие [2], и поэтому в расчетах будут использоваться дозовые коэффициенты для ингаляционного поступления для взрослого населения, согласно НРБ-2012 [3].

По рекомендациям НРБ-2012, были вычислены с использованием дозовых коэффициентов для минорных актиноидов и изотопов плутония пределы годового поступления (Бк/год) и допустимую среднегодовую объемную активность в воздухе (Бк/м3). Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2. Периоды полураспада, дозовые коэффициенты, пределы годового поступления и допустимая среднегодовая объемная активность в воздухе для представленных радионуклидов

Радионуклид Период полураспада,летДозовый коэффициент,Зв/БкПредел годового поступления.Бк/годДопустимая среднегодовая объемная активность в воздухе.Бк/м3237Np2.140E+062.300E-054.348E+005.368E-04238Pu8.770E+014.600E-052.174E+002.684E-04239Pu2.410E+045.000E-052.000E+002.469E-04240Pu6.540E+035.000E-052.000E+002.469E-04241Pu1.440E+019.000E-071.111E+021.372E-02242Pu3.760E+054.800E-052.083E+002.572E-04241Am4.320E+024.200E-052.381E+002.939E-04242Am16.0 ч1.700E-085.882E+037.262E-01242m Am1.520E+023.700E-052.703E+003.337E-04243Am7.380E+034.100E-052.439E+003.011E-04242Cm163 сут5.200E-061.923E+012.374E-03243Cm2.850E+013.100E-053.226E+003.982E-04244Cm1.810E+012.700E-053.704E+004.572E-04245Cm8.500E+034.200E-052.381E+002.939E-04

Используя рассчитанные активности из таблицы 1 и дозовые коэффициенты из таблицы 2, была вычислена радиотоксичность одной тонны загружаемого топлива реактора ВВЭР-1200 для выгораний ОЯТ от 50 до 75 ГВт∙сут/тU в зависимости от времени выдержки. Результаты расчетов представлены в таблицах 3–8.

Таблица 3. Радиотоксичность (Зв) одной тонны загружаемого топлива реактора ВВЭР-1200 для выгораний ОЯТ 50 ГВт∙сут/тU в зависимости от времени выдержки

Нуклид Время выдержки, лет01050100500100010000100000237Np4.45E+054.59E+055.17E+056.07E+051.14E+061.46E+061.72E+061.68E+06239Np7.89E+081.39E+031.39E+031.38E+031.33E+031.27E+035.44E+021.15E-01238Pu8.34E+098.45E+096.17E+094.16E+091.79E+083.67E+061.84E-140.00E+00239Pu7.75E+087.86E+087.85E+087.84E+087.76E+087.66E+086.02E+084.62E+07240Pu7.17E+087.24E+087.34E+087.33E+087.03E+086.67E+082.58E+081.92E+04241Pu7.25E+094.46E+096.41E+085.67E+071.89E+041.81E+048.70E+035.65E+00242Pu5.82E+065.82E+065.82E+065.82E+065.81E+065.81E+065.71E+064.84E+06241Am3.57E+084.61E+099.97E+091.01E+105.35E+092.40E+094.29E+052.78E+02242Am1.44E+051.87E+064.04E+064.07E+062.16E+069.71E+051.74E+021.12E-01242mAm1.51E+071.43E+071.18E+079.22E+061.29E+061.10E+056.74E-150.00E+00243Am6.14E+076.14E+076.12E+076.09E+075.86E+075.59E+072.40E+075.07E+03242Cm1.64E+101.67E+061.37E+060.00E+000.00E+000.00E+000.00E+000.00E+00243Cm3.96E+073.12E+071.20E+073.66E+062.67E+021.79E-030.00E+000.00E+00244Cm4.84E+093.31E+097.15E+081.05E+082.34E+011.13E-070.00E+000.00E+00245Cm9.16E+059.15E+059.12E+059.08E+058.79E+058.44E+054.05E+052.63E+02

Таблица 4. Радиотоксичность (Зв) одной тонны загружаемого топлива реактора ВВЭР-1200 для выгораний ОЯТ 55 ГВт∙сут/тU в зависимости от времени выдержки

Нуклид Время выдержки, лет01050100500100010000100000237Np4.97E+055.12E+055.73E+056.68E+051.23E+061.57E+061.85E+061.80E+06239Np8.20E+081.89E+031.88E+031.87E+031.80E+031.72E+037.38E+021.56E-01238Pu1.04E+101.05E+107.68E+095.18E+092.22E+084.53E+062.02E-140.00E+00239Pu7.77E+087.89E+087.88E+087.87E+087.79E+087.69E+086.08E+084.70E+07240Pu7.45E+087.56E+087.73E+087.74E+087.42E+087.04E+082.72E+082.02E+04241Pu7.64E+094.70E+096.76E+085.98E+073.12E+043.00E+041.44E+049.33E+00242Pu7.04E+067.04E+067.04E+067.04E+067.04E+067.03E+066.92E+065.86E+06241Am3.90E+084.87E+091.05E+101.06E+105.64E+092.53E+097.08E+054.59E+02242Am1.58E+051.97E+064.26E+064.30E+062.28E+061.03E+062.87E+021.86E-01242mAm1.66E+071.58E+071.30E+071.01E+071.42E+061.21E+050.00E+000.00E+00243Am8.32E+078.33E+078.29E+078.25E+077.95E+077.58E+073.25E+076.87E+03242Cm1.97E+101.83E+061.50E+061.18E+061.65E+051.41E+040.00E+000.00E+00243Cm5.31E+074.18E+071.61E+074.90E+063.57E+022.40E-030.00E+000.00E+00244Cm7.44E+095.09E+091.10E+091.62E+083.61E+011.74E-070.00E+000.00E+00245Cm1.51E+061.51E+061.51E+061.50E+061.45E+061.40E+066.70E+054.35E+02

Таблица 5. Радиотоксичность (Зв) одной тонны загружаемого топлива реактора ВВЭР-1200 для выгораний ОЯТ 60 ГВт∙сут/тU в зависимости от времени выдержки

Нуклид Время выдержки, лет01050100500100010000100000237Np5.47E+055.62E+056.25E+057.24E+051.30E+061.66E+061.95E+061.89E+06239Np8.48E+082.46E+032.45E+032.44E+032.35E+032.24E+039.62E+022.03E-01238Pu1.27E+101.27E+109.29E+096.26E+092.68E+085.43E+062.15E-140.00E+00239Pu7.75E+087.88E+087.87E+087.86E+087.78E+087.69E+086.12E+084.77E+07240Pu7.67E+087.84E+088.11E+088.13E+087.81E+087.41E+082.86E+082.13E+04241Pu7.92E+094.87E+097.00E+086.20E+074.86E+044.67E+042.24E+041.45E+01242Pu8.28E+068.28E+068.28E+068.28E+068.28E+068.27E+068.14E+066.89E+06241Am4.14E+085.06E+091.09E+101.10E+105.85E+092.63E+091.10E+067.14E+02242Am1.68E+052.05E+064.42E+064.46E+062.37E+061.06E+064.46E+022.89E-01242mAm1.76E+071.67E+071.38E+071.08E+071.51E+061.29E+057.86E-150.00E+00243Am1.08E+081.08E+081.08E+081.08E+081.04E+089.88E+074.24E+078.95E+03242Cm2.29E+101.95E+061.60E+061.25E+061.75E+051.50E+049.12E-160.00E+00243Cm6.76E+075.33E+072.05E+076.24E+064.55E+023.06E-030.00E+000.00E+00244Cm1.09E+107.46E+091.61E+092.38E+085.29E+012.56E-070.00E+000.00E+00245Cm2.36E+062.36E+062.35E+062.34E+062.26E+062.17E+061.04E+066.77E+02

Таблица 6. Радиотоксичность (Зв) одной тонны загружаемого топлива реактора ВВЭР-1200 для выгораний ОЯТ 65 ГВт∙сут/тU в зависимости от времени выдержки

Нуклид Время выдержки, лет01050100500100010000100000237Np5.92E+056.08E+056.73E+057.74E+051.37E+061.73E+062.03E+061.97E+06239Np8.73E+083.10E+033.09E+033.07E+032.96E+032.82E+031.21E+032.56E-01238Pu1.50E+101.50E+101.10E+107.39E+093.16E+086.36E+062.22E-140.00E+00239Pu7.71E+087.84E+087.83E+087.82E+087.75E+087.67E+086.15E+084.84E+07240Pu7.85E+088.09E+088.48E+088.53E+088.20E+087.77E+083.00E+082.23E+04241Pu8.10E+094.99E+097.17E+086.34E+077.19E+046.90E+043.31E+042.15E+01242Pu9.51E+069.51E+069.51E+069.51E+069.50E+069.49E+069.35E+067.92E+06241Am4.28E+085.18E+091.12E+101.13E+105.99E+092.69E+091.63E+061.06E+03242Am1.73E+052.10E+064.52E+064.56E+062.42E+061.09E+066.60E+024.28E-01242mAm1.82E+071.73E+071.42E+071.11E+071.56E+061.33E+058.12E-150.00E+00243Am1.37E+081.37E+081.36E+081.35E+081.30E+081.24E+085.34E+071.13E+04242Cm2.58E+102.01E+061.65E+061.29E+061.81E+051.55E+049.43E-160.00E+00243Cm8.25E+076.50E+072.51E+077.62E+065.55E+023.73E-030.00E+000.00E+00244Cm1.54E+101.05E+102.27E+093.34E+087.44E+013.60E-070.00E+000.00E+00245Cm3.49E+063.49E+063.48E+063.46E+063.35E+063.22E+061.54E+061.00E+03

Таблица 7. Радиотоксичность (Зв) одной тонны загружаемого топлива реактора ВВЭР-1200 для выгораний ОЯТ 70 ГВт∙сут/тU в зависимости от времени выдержки

Нуклид Время выдержки. лет01050100500100010000100000237Np6.34E+056.50E+057.16E+058.18E+051.42E+061.79E+062.09E+062.03E+06239Np9.02E+083.79E+033.78E+033.76E+033.62E+033.45E+031.48E+033.13E-01238Pu1.74E+101.74E+101.27E+108.53E+093.64E+087.29E+062.24E-140.00E+00239Pu7.66E+087.79E+087.78E+087.78E+087.71E+087.63E+086.17E+084.90E+07240Pu8.00E+088.33E+088.86E+088.95E+088.60E+088.16E+083.15E+082.35E+04241Pu8.20E+095.05E+097.26E+086.43E+071.02E+059.79E+044.70E+043.05E+01242Pu1.07E+071.07E+071.07E+071.07E+071.07E+071.07E+071.05E+078.91E+06241Am4.34E+085.25E+091.13E+101.14E+106.07E+092.73E+092.31E+061.50E+03242Am1.76E+052.12E+064.58E+064.62E+062.46E+061.10E+069.36E+026.07E-01242mAm1.84E+071.75E+071.44E+071.12E+071.57E+061.35E+058.21E-150.00E+00243Am1.67E+081.67E+081.66E+081.66E+081.60E+081.52E+086.53E+071.38E+04242Cm2.82E+102.03E+061.67E+061.30E+061.82E+051.56E+049.53E-160.00E+00243Cm9.70E+077.64E+072.95E+078.95E+066.52E+024.38E-030.00E+000.00E+00244Cm2.09E+101.42E+103.08E+094.54E+081.01E+024.88E-070.00E+000.00E+00245Cm4.95E+064.95E+064.93E+064.91E+064.75E+064.56E+062.19E+061.42E+03

Таблица 8. Радиотоксичность (Зв) одной тонны загружаемого топлива реактора ВВЭР-1200 для выгораний ОЯТ 75 ГВт∙сут/тU в зависимости от времени выдержки

Нуклид Время выдержки, лет01050100500100010000100000237Np6.70E+056.86E+057.53E+058.56E+051.46E+061.83E+062.14E+062.08E+06239Np9.24E+084.53E+034.51E+034.49E+034.32E+034.13E+031.77E+033.74E-01238Pu1.98E+101.96E+101.43E+109.66E+094.12E+088.21E+062.23E-140.00E+00239Pu7.60E+087.73E+087.73E+087.72E+087.66E+087.58E+086.19E+084.97E+07240Pu8.11E+088.55E+089.26E+089.39E+089.03E+088.57E+083.31E+082.46E+04241Pu8.26E+095.08E+097.30E+086.47E+071.39E+051.34E+056.42E+044.17E+01242Pu1.18E+071.18E+071.18E+071.18E+071.18E+071.18E+071.16E+079.86E+06241Am4.34E+085.28E+091.14E+101.15E+106.11E+092.74E+093.16E+062.05E+03242Am1.76E+052.14E+064.61E+064.65E+062.47E+061.11E+061.28E+038.29E-01242mAm1.83E+071.74E+071.43E+071.12E+071.56E+061.34E+058.17E-150.00E+00243Am2.00E+082.00E+081.99E+081.98E+081.91E+081.82E+087.80E+071.65E+04242Cm3.02E+102.02E+061.66E+061.30E+061.82E+051.55E+049.48E-160.00E+00243Cm1.10E+088.70E+073.35E+071.02E+077.42E+024.99E-030.00E+000.00E+00244Cm2.75E+101.88E+104.06E+095.98E+081.33E+026.43E-070.00E+000.00E+00245Cm6.76E+066.76E+066.73E+066.71E+066.49E+066.23E+062.99E+061.94E+03

Как следует из результатов таблиц 3-8, радиотоксичность одной тонны ОЯТ реактора ВВЭР-1200 для выгораний от 50 до 75 ГВт∙сут/тU определяется следующими нуклидами. При времени хранения 10 лет – 238Pu, 244Cm, 241Am и 241Pu, при хранении 100 лет – 241Am и 238Pu, при хранении от 500 до 1000 лет – 241Am, 239Pu и 240Pu, при хранении 10000 лет – 239Pu, 240Pu и 243Am и при хранении 100000 лет – 239Pu, 242Pu и 237Np.

Одной из важнейшей характеристики экологической опасности ОЯТ является его общая радиотоксичность. Общая радиотоксичность одной тонны ОЯТ реактора ВВЭР-1200 для выгораний от 50 до 75 ГВт∙сут/тU и времени выдержки от 0 до 100000 лет представлена в таблице 9.

Таблица 9. Общая радиотоксичность (Зв) одной тонны ОЯТ реактора ВВЭР-1200 для выгораний от 50 до 75 ГВт∙сут/тU и времени выдержки от 0 до 100000 лет

Времявыдержки, летВыгорание ОЯТ, ГВт∙сут/тU50556065707503.95E+104.81E+105.74E+106.74E+107.79E+108.90E+10102.25E+102.69E+103.19E+103.75E+104.38E+105.07E+10501.91E+102.17E+102.43E+102.69E+102.97E+103.25E+101001.60E+101.77E+101.93E+102.09E+102.23E+102.38E+105007.07E+097.48E+097.80E+098.05E+098.25E+098.40E+0910003.90E+094.10E+094.26E+094.38E+094.48E+094.57E+09100008.92E+089.23E+089.53E+089.83E+081.01E+091.05E+091000005.27E+075.47E+075.66E+075.83E+076.00E+076.17E+07

На основании анализа результатов общей радиотоксичности (Зв) одной тонны ОЯТ реактора ВВЭР-1200 для выгораний от 50 до 75 ГВт∙сут/тU и времени выдержки от 10 до 100000 лет получена аппроксимационная зависимость следующего вида:

Ln(Z) = (a+bx+cx2+dy+ey2+fy3)/(1+gx+hy+iy2+jy3), (1)

где Z – общая радиотоксичность (Зв), x – выгорание (ГВт∙сут/тU), y– время хранения (лет), a.. j – коэффициенты аппроксимационной зависимости

a2.251982E+01b-1.312812E-01c-1.6262E-04d1.574884E-02e-2.1555E-06f1.98884E-11g-6.96315E-03h7.68228E-04i-1.0388E-07j9.5709E-13

В таблице 10 представлены отклонения в % расчетных данных по зависимости (1) от данных таблицы 9.

Таблица 10. Отклонения в % расчетных данных по зависимости (1) от данных таблицы 9.

Выгорание,ГВт∙сут/тUВремяВыдержки,летОтклонение,% Выгорание,ГВт∙сут/тUВремяВыдержки,летОтклонение,% 50100000-0.03651000000.025010000-0.0565100000.03501000-0.256510000.04505000.09655000.0950100-0.0465100-0.3150500.026550-0.1350100.0865100.43551000000.01701000000.0055100000.0170100000.01551000-0.137010000.12555000.13705000.0655100-0.0870100-0.4755500.027050-0.2755100.2570100.45601000000.0375100000-0.0360100000.047510000-0.04601000-0.047510000.21605000.12755000.0460100-0.1775100-0.666050-0.037550-0.4360100.3675100.41

Как следует из таблицы 10, вычисленные по зависимости (1) значения радиотоксичности, очень хорошо согласуются с табличными значениями.

С другой стороны, в зависимости от принятой стратегии ядерного топливного цикла необходимо знать какую долю радиотоксичности ОЯТ определяют изотопы плутония и отдельно минорные актиноиды.

Эти данные представлены в таблице 11.

Таблица 11. Процентное соотношение от общей радиотоксичности изотопов плутония и минорных актиноидов

Выгорание,ГВт∙сут/тU Время выдержки, лет01050100500100010000100000Изотопы плутония, %5043.264.343.635.923.537.097.096.85540.762.445.838.523.436.296.196.76038.560.247.841.123.535.895.196.66536.657.649.443.623.935.694.096.67034.954.950.746.024.335.692.996.67533.352.051.648.224.935.891.896.6 Минорные актиноиды, % 5056.835.756.464.176.563.03.03.25559.337.654.261.576.663.83.93.36061.539.852.258.976.564.24.93.46563.442.450.656.476.164.46.03.47065.145.149.354.075.764.47.13.47566.748.048.451.875.164.28.23.4

Для реактора ВВЭР-1200 ОЯТ извлекается из бассейна выдержки через 10 лет. К этому времени, как следует из таблицы 11, доля радиотоксичности изотопов плутония намного превышает долю от минорных актиноидов. В период выдержки от 10 до 500 лет доля радиотоксичности изотопов плутония уменьшается до минимальных значений порядка 24 %. Доля от минорных актиноидов за тоже время увеличивается до максимальных значений порядка 76 %. При времени выдержки от 500 до 100000 лет доля радиотоксичности изотопов плутония увеличивается до значений порядка 97 %. Доля от минорных актиноидов за тоже время уменьшается до значений порядка 3 %.

Выводы

Представлены данные по радиотоксичности одной тонны ОЯТ реактора ВВЭР-1200 в диапазоне выгораний от 50 до 75 ГВт·сут/тU и для времени выдержки от 0 до 100000 лет.

На основании этих данных предложена аппроксимационная зависимость, позволяющие определять радиотоксичность ОЯТ в диапазоне выгораний от 50 до 75 ГВт·сут/тU и для времени выдержки от 10 до 100000 лет. Эти данные могут быть использованы, если используется открытый ядерный топливный цикл и когда ОЯТ должно быть помещено в хранилище без разделения потому, что фракция плутония является основным источником радиотоксичности на очень длительный срок хранения.

Отдельно представлены данные для процентных соотношений от общей радиотоксичности изотопов плутония и минорных актиноидов. Эти данные могут быть использованы, если используется закрытый ядерный топливный цикл с повторным использованием плутония в качестве ядерного топлива и с применением методов радиохимической обработки, когда минорные актиниды следует хранить отдельно.

Приведенные данные по радиотоксичности изотопов плутония и минорных актиноидов могут быть полезны, чтобы разрабатывать оптимальные стратегии снижения радиотоксичности, используя методологию трансмутации.

Библиографический список:

1. Разработка программы MCU-PD для расчёта нейтронно-физических характеристик активных зон реактора ВВЭР-1200 АЭС-2006, реализующей для решения уравнения переноса нейтронов метод Монте-Карло на основе информации, хранящейся в файлах оценённых ядерных данных: отчёт / РНЦ Курчатовский институт – М., 2009. – инв. № 36-03/18-08. 2. Bergelson1 B. R., Gerasimov A. S. and Tikhomirov G. V. Radiotoxicity and decay heat power of spent nuclear fuel of VVER type reactors at Long-term storage // Radiation Protection Dosimetry –2005, Vol. 115, No. 1– 4, pp. 445– 447. 3. НРБ-2012. Санитарные нормы и правила «Требования к радиационной безопасности». Постановление Министерства здравоохранения Республики Беларусь 28.12.2012 № 213.