3Методы и коды расчета

3.1Код ORIGEN2

3.1.1 Код ORIGEN2 [1, 2] предназначен для моделирования ядерных топливных циклов (облучение в реакторе, выдержка после облучения, разделение материалов и др.) и расчета нуклидного состава и характеристик материалов, проходящих через эти циклы. Код разработан отделом химических технологий ORNL (США). Главная функция кода состоит в расчете количества нуклидов, присутствующих в различных ядерных материалах, и представлении результатов расчета в различных физических единицах в удобном для пользователя формате. Основная расчетная задача заключается в определении накопления и обеднения концентрации нуклидов в ядерных материалах при их облучении в реакторе и последующей выдержке. Накопление и обеднение нуклидов при облучении и распаде рассчитываются из предположений точечной геометрии с использованием одногрупповых нейтронных сечений.

3.1.2 По коду ORIGEN2 рассчитывались мощности источников и спектры гамма-излучения ОТВС. При расчете использовались библиотеки распадов и выходов гамма-излучения, основанные на данных файлов оцененных ядерных данных ENDF/B-6 [3]. Данные по выходу тормозного излучения основаны на данных соответствующих библиотек кода ORIGEN-S [4]. Данные по независимым выходам продуктов деления при делении делящихся нуклидов основаны на данных библиотеки ENDF-349 [5].

3.1.3 Подробная методика расчета мощностей источников гамма-излучения, а также описание исходных данных по составу топлива, режимам облучения сборок активной зоны, одногрупповым сечениям актинидов, продуктов деления и продуктов активации и других характеристик представлены в [6, 7].

3.1.4 Код ORIGEN2 верифицирован [8] применительно к расчету остаточного энерговыделения и мощностей источников гамма-излучения.

3.2Коды dort и tort

3.2.1 Расчеты пространственно-энергетического распределения плотности потока гамма-излучения и мощностей доз проводились по кодам DORT [9] и TORT [10], входящим в пакет транспортных расчетных кодов DOORS 3.2A [11], разработанный в ORNL.

Коды реализуют метод дискретных ординат для решения транспортного уравнения переноса нейтронов и гамма-квантов в 2-d (DORT) и 3-d (TORT) геометриях. Балансные

уравнения решаются для плотности потока частиц, движущихся вдоль дискретных направлений (угловая квадратура) в каждой ячейке пространственной сетки. Анизотропия рассеяния определяется с помощью разложения сечений рассеяния по полиномам Лежандра произвольного порядка.

3.2.2 Расчеты проводились с использованием многогрупповой библиотеки фотонных констант, основанной на файлах оцененных ядерных данных ENDF/B-VI версии 8 [12]. Библиотека содержит данные по сечениям ядерных реакций в тридцативосьмигрупповом разбиении для фотонов. Подготовка фотонных констант для расчетов по кодам DORT и TORT проводилась по программному комплексу AMPX-77 [13].

Групповая структура фотонной библиотеки приведена в таблице 3.1.

3.2.3 При расчете мощностей доз гамма-излучения использовались коэффициенты перевода плотности потока гамма-излучения в мощность дозы, рекомендуемые НРБ‑99/2010. Значения коэффициентов перевода плотности потока гамма-квантов в мощность дозы гамма-излучения для используемой групповой структуры фотонной библиотеки приведены в таблице 1.

3.2.4 Коды TORT и DORT верифицированы [14, 15] применительно к расчету защиты реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем.

Таблица 3.1  Групповая структура фотонной библиотеки [12] и коэффициенты перевода плотности потока гамма-квантов в мощность поглощенной дозы гамма-излучения

Номер группы	Верхняя энергия, эВ	Нижняя энергия, эВ	Коэффициент перевода, мкГрч-1/(с-1см-2)
			ИЗО1)	ПЗ2)
1	2.00E+07	1.40E+07	1.107E-01	1.343E-01
2	1.40E+07	1.20E+07	9.174E-02	1.067E-01
3	1.20E+07	1.00E+07	8.077E-02	9.270E-02
4	1.00E+07	8.00E+06	6.871E-02	7.866E-02
5	8.00E+06	7.50E+06	6.064E-02	6.989E-02
6	7.50E+06	7.00E+06	5.732E-02	6.638E-02
7	7.00E+06	6.50E+06	5.398E-02	6.287E-02
8	6.50E+06	6.00E+06	5.063E-02	5.936E-02
9	6.00E+06	5.50E+06	4.731E-02	5.583E-02
10	5.50E+06	5.00E+06	4.404E-02	5.228E-02
11	5.00E+06	4.50E+06	4.079E-02	4.869E-02
12	4.50E+06	4.00E+06	3.754E-02	4.505E-02
13	4.00E+06	3.50E+06	3.421E-02	4.132E-02
14	3.50E+06	3.00E+06	3.071E-02	3.748E-02
15	3.00E+06	2.50E+06	2.702E-02	3.347E-02
16	2.50E+06	2.00E+06	2.310E-02	2.923E-02
17	2.00E+06	1.66E+06	1.956E-02	2.535E-02
18	1.66E+06	1.50E+06	1.731E-02	2.283E-02
19	1.50E+06	1.33E+06	1.576E-02	2.106E-02
20	1.33E+06	1.00E+06	1.329E-02	1.818E-02
21	1.00E+06	8.00E+05	1.046E-02	1.481E-02
22	8.00E+05	7.00E+05	8.746E-03	1.271E-02
23	7.00E+05	6.00E+05	7.573E-03	1.124E-02
24	6.00E+05	5.12E+05	6.466E-03	9.790E-03
25	5.12E+05	5.10E+05	5.930E-03	9.071E-03
26	5.10E+05	4.50E+05	5.550E-03	8.562E-03
27	4.50E+05	4.00E+05	4.854E-03	7.632E-03
28	4.00E+05	3.00E+05	3.910E-03	6.326E-03
29	3.00E+05	2.00E+05	2.691E-03	4.522E-03
30	2.00E+05	1.50E+05	1.795E-03	3.149E-03
31	1.50E+05	1.00E+05	1.241E-03	2.271E-03
32	1.00E+05	7.50E+04	8.909E-04	1.682E-03
33	7.50E+04	7.00E+04	7.669E-04	1.492E-03
34	7.00E+04	6.00E+04	7.078E-04	1.409E-03
35	6.00E+04	4.50E+04	6.133E-04	1.302E-03
36	4.50E+04	3.00E+04	4.750E-04	1.193E-03
37	3.00E+04	2.00E+04	2.959E-04	9.444E-04
38	2.00E+04	1.00E+04	1.382E-04	4.500E-04
1) Изотропное (4) облучение 2) Облучение параллельным пучком в передне-задней геометрии