Aktiválódás-számítások a Paksi Atomerőmű leszerelési tervéhez

Aktiválódás-számítások a Paksi Atomerőmű leszerelési tervéhez

Vízszintes metszet (részlet) Mi aktiválódik?

Reaktor-berendezések (acél szerkezeti elemek I.)

Reaktor-berendezések (acél szerkezeti elemek II.)

Reaktor-berendezések (acél szerkezeti elemek III.)

reaktortengely A - A függőleges metszet Beton védelem 782 B C szárazvédelmi rendszer pihentető medence B 730 C 600 530 aktív zóna 530 432 +6 m-es födém +6 m-es födém reaktortartály külső felülete 590 575 395 311 237 380 530 590 reaktortengelytől mért távolság, cm aktív zóna szerpentines könnyűbeton bóros száraz keverék szerpentines nehézbeton normálbeton

z = 0 szinttől mért távolság, cm Száraz védelmi rendszer 195 233 237 255 305 aktív zóna tengelyétől mért 782 távolság, cm 770 1 727 2 bóros száraz keverék tartódobozok fala, 2 cm vas szerpentines vassörétes nehézbeton 667 2 ionizációs kamrák védőcsöve szerpentines könnyűbeton 432

Számítási modell védőcsőblokk felső rácslemez melegági csonkok hajtások védőcsövei védőcsőblokk felső rácslemez akna melegági csonkok hidegági csonkok hajtások védőcsövei bóros száraz keverék szerpentines nehézbeton szerpentines könnyűbeton védőcsőblokk alsó rácslemez bóros száraz keverék szerpentines nehézbeton hidegági csonkok akna reaktortartály akna hővédelem szerpentines könnyűbeton védőcsőblokk alsó rácslemez zónakosár reaktortartály vasbeton kosár alsó rácslemez fékezőcsőblokk felső rácslemez fékezőcsövek és védőcsövek fékezőcsőblokk alsó rácslemez akna zónakosár hengerpalástja kavicsbeton fékezőcsőblokk felső rácslemez fékezőcsövek/ védőcsövek fékezőcsőblokk hengerpalástja fékezőcsőblokk alsó rácslemez perforált elliptikus fenék perforált elliptikus fenék

A szerpentinites beton összetétele Nehézségek az adatok összegyűjtésében Csak a szárazvédelem fő kémiai alkotói voltak ismertek (minta nem maradt) Normálbeton mintákat XRF és NAA technikákkal elemeztünk Feltételeztük, hogy a normálbeton és a szerpentinites beton nyomelemtartalma megegyezik (mindkettőhöz beremendi cementet használtak) Irodalomból (Jaeger, 1975): Elem Szerpentinit (ásvány) Arány (tömeg%) Szerpentinites beton O 50,1 51,2 Mg 24,2 13,5 Si 18,3 20,9 Fe 4,4 3,1 H 1,4 1,6 Al 0,7 1,9 Ca 0,3 6,8 Ni 0,2 0,1 Cr 0,2 0,1 K 0,1 0,4 Na < 0,1 0,4 Ti < 0,1 nyomokban Cl < 0,1 nyomokban P nyomokban nyomokban Zr nyomokban nyomokban Mn nyomokban nyomokban C 0,1

A szerpentinites beton összetétele A szerpentinites betonhoz adott nyomelemek (az NTI saját mérései szerint): Elem Arány (tömeg%) Elem Arány (tömeg%) Na 0,079 Ti 0,039 Mn 0,008 Ba 0,0068 Zn 0,00118 V 0,000912 Cr 0,000878 Ce 0,000866 Rb 0,00078 La 0,000416 As 0,00035 Co 0,000152 Th 0,000117 Sc 0,00009 Hf 0,0000797 Sm 0,0000739 U 0,0000658 Cs 0,000053 Yb 0,000031 Sb 0,00002 Eu 0,0000162 Lu 0,00000427 Össz. 0,14 Al 0,751 Fe 0,36 S 0,12

Az aktiválódás-számítások fő lépései Két számítási lépés: 1) A neutronfluxus térbeli eloszlásának számítása 2) A magátalakulások számítása Szükséges adatok:: 1) Geometrical and material composition data of the reactor and shielding structures (used for the neutron flux calculation) 2) Detailed composition data (including concentrations of trace elements) (used for the isotope transmutation and decay calculation) 3) Power history of the reactor

Aktiválódás-számítás A geometria felosztása régiókra Hulladékosztály-mutató: H k i 1 AK i MEAK i ahol AK i az i-dik izotóp aktivitás-koncentrációja és MEAK i az i-dik izotóp mentességi aktivitáskoncentrációja Ha H < 1, a hulladék mentesíthető 1 < H < 10 3, a hulladék kis aktivitású 10 3 < H < 10 6, a hulladék közepes aktivitású 10 6 < H, a hulladék nagy aktivitású

A 2D TORT számítások eredménye a termikus (E n < 0,5 ev) neutronfluxus r-z eloszlása 800 Magasság (cm) 700 600 500 400 300 200 1E13 1E12 1E11 1E10 1E9 1E8 1E7 1E6 1E5 1E4 1E3 1E2 1E1 1E0 1E-1 1E-2 100 0 100 200 300 400 500 Aktív zóna tengelyétõl mért távolság (cm)

A 2D TORT számítások eredménye a gyorsneutron-fluxus (1 MeV < E n ) r-z eloszlása 800 Magasság (cm) 700 600 500 400 300 200 1E13 1E12 1E11 1E10 1E9 1E8 1E7 1E6 1E5 1E4 1E3 1E2 1E1 1E0 1E-1 1E-2 1E-3 1E-4 1E-5 1E-6 1E-7 100 0 100 200 300 400 500 Aktív zóna tengelyétõl mért távolság (cm)

Az acélszerkezetek aktivitása Az acél szerkezetek összaktivitása 30, 40 vagy 50 év üzemidő után a leállás pillanatában 1,4 10 17 Bq / reaktor 1 hónap után: 1 10 17 Bq / reaktor 1 nagyságrend csökkenés 10 év alatt 2 nagyságrend csökkenés 200 év alatt Radioaktív hulladékként kezelendő mintegy 240 tonna (kb. 30 m 3 ) acél / reaktor

Az acélszerkezetek aktivitása 1E+17 1E+16 1E+15 Teljes aktivitás (Bq) 1E+14 1E+13 1E+12 Összes acélberendezés, 30 év Összes acélberendezés, 40 év Összes acélberendezés, 50 év 1E+11 Összes beton, 30 év Összes beton, 40 év Összes beton, 50 év 1E+10 0.1 1 10 100 1000 10000 Végleges leállítás óta eltelt idő (év)

Az acélszerkezetek izotópösszetételének változása Az acél alkatrészek összaktivitását kezdetben a 55 Fe (T 1/2 =2,7 év) és a 60 Co (T 1/2 =5,3 év), később a 63 Ni (T 1/2 =100 év) és a 59 Ni (T 1/2 =75000 év) izotópok határozzák meg A szerkezeti elemek hulladékosztályi besorolását a leállítást követő 5 év és 70 év között egyértelműen a 60 Co határozza meg (több mint 95%-os részesedéssel)

Az acélszerkezetek izotóp-összetételének változása 1E+17 1E+16 Teljes aktivitás (Bq) 1E+15 1E+14 1E+13 1E+12 1E+11 1E+10 C-14 Cr-51 Mn-54 Fe-55 Fe-59 Co-58 Co-60 Ni-59 Ni-63 Nb-93m Mo-93 Összes 1E+09 0.1 1 10 100 1000 10000 Végleges leállítás óta eltelt idő (év)

Acél régiók hulladékosztály-mutatója

Az acéltérfogat százalékos megoszlása a hulladékosztályok között Mentesíthető Kis aktivitású Közepes aktivitású Nagy aktivitású 100% 90% 80% Százalékos megoszlás 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0 0.083 0.25 0.5 1 2 5 10 20 30 50 70 100 200 Végleges leállítás óta eltelt idő (év) 500 1000 2000 5000 10000

A betonszerkezetek aktivitása A betonszerkezetek összaktivitása 30, 40 vagy 50 év üzemidő után a leállás pillanatában 7 10 13 Bq / blokk 1 hónap után: 4 10 13 Bq / blokk 1 nagyságrend csökkenés 8 év alatt 2,5 nagyságrend csökkenés 100 év alatt Radioaktív hulladékként kezelendő mintegy 550 tonna (kb. 250 m 3 ) beton / blokk

A betonszerkezetek izotóp-összetételének változása 1E+14 1E+13 Teljes aktivitás (Bq) 1E+12 1E+11 1E+10 1E+09 C-14 Mn-54 Fe-55 Co-60 Ca-41 Ca-45 Eu-152 Eu-154 Sm-151 Cs-134 Összes 1E+08 0.1 1 10 100 1000 10000 Végleges leállítás óta eltelt idő (év)

A betontérfogat százalékos megoszlása a hulladékosztályok között Mentesíthető Kis aktivitású Közepes aktivitású Nagy aktivitású 100% 90% 80% Százalékos megoszlás 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0 0.083 0.25 0.5 1 2 5 10 20 30 50 70 100 200 Végleges leállítás óta eltelt idő (év) 500 1000 2000 5000 10000

Az összetételre vonatkozó érzékenység-vizsgálatok A 0,14 tömeg%-ot kitevő nyomelemek a végleges leállítás után 10 évvel az összaktivitás 70%-áért, a hulladékosztály-mutató több mint 95%-áért felelősek, elsősorban a 60 Co és az 152 Eu (T 1/2 =13,6 év) miatt.