GRS FACHFORUM. Köln, 15. & 16. Juni Modellierung der Aktivierung von Reaktorkomponenten für Strahlenschutz und Stilllegung

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1 GRS FACHFORUM Köln, 15. & 16. Juni 2009 Modellierung der Aktivierung von Reaktorkomponenten für Strahlenschutz und Stilllegung M. Wagner, U. Hesse, K. Hummelsheim, YC Y.Cartier

2 Einführung / Hintergrund Modell Ergebnisse und Vergleich mit dem Experiment Zusammenfassung und Ausblick GRS Fachforum, 15. & 16. Juni

3 Hintergrund Reaktorkomponenten sind permanentem Neutronenfluss ausgesetzt Aktivierung von Reaktorkomponenten während Betrieb (insbesondere Spurenelemente) z.b.: Co59 (n,γ) Co60 Radioaktives Inventar relevant für Rückbau: Strahlenexposition für Personal Abfallvolumen für Endlager Freigabe GRS Fachforum, 15. & 16. Juni

4 Neue Variante neben sofortiger Zerlegung und sicherer Einschluss: Lagerung der Großkomponenten Unzerlegter Ausbau (Dampferzeuger, Reaktordruckbehälter, ) Bsp.: Abklinglagerung im Zwischenlager Nord (ZLN) (EWN) KKW Greifswald KKW Rheinsberg Weitere Behandlung je nach Dosisleistung i /K Kontamination ti und anderer Kriterien (Platzbedarf, Verfügbarkeit der Zerlegeeinrichtungen, ) Quelle: EWN Ziel: Reduzierung an Strahlenexposition + Abfallvolumen (Handhabung, ) GRS Fachforum, 15. & 16. Juni

5 Zeitabhängigkeit / Abklinglagerung 1e+10 1e+08 1e+06 Beq/ /g CO60 MN54 1 FE55 FE59 CR NI59 NI63 CO58 1e time [years] GRS Fachforum, 15. & 16. Juni

6 Zur Bewertung der Variante wichtig: Radioaktives Inventar Aufgabe der GRS: Berechnung des Inventars und der Dosisleistung Greifswald (Validierung) typischer DWR Auswertung hinsichtlich radiologischer + wirtschaftlicher Aspekte durch: Brenk Systemplanung (Analyse für EWN Greifswald) Fragestellung: Reduzierung an Strahlenbelastung und Volumen Optimale Länge der Lagerperiode Sicherheitsaspekte der Abklinglagerung GRS Fachforum, 15. & 16. Juni

7 Modell Voraussetzungen zur Bestimmung der Aktivierung Materialzusammensetzung Neutronenfluss (Stärke + Spektrum) Neutronenflussberechnung Aktivierung Berechnung der Dosisleistung GRS Fachforum, 15. & 16. Juni

8 Neutronenflussberechnung DORTABLE: 2D deterministisches Verfahren (verschiedene Datenbibliotheken) R-Z Geometrie Berücksichtigung der Rückstreuung am Bioschild GRS Fachforum, 15. & 16. Juni

9 Aktivierungier ORIGENX Bis zu 87 Energiegruppen möglich Gute Ortsauflösung Reaktorhistorie Quelltermerstellung / Abschirmrechnung Quelle: EWN NGSRC - erzeugt Gammaspektrum aus Nuklidinventar DORTABLE (2D deterministisch) Zusätzliche Abschirmungen Zeitabhängigkeit gg GRS Fachforum, 15. & 16. Juni

10 Erste Ergebnisse Gute Übereinstimmung der unterschiedlichen Wirkungsquerschnitt - Bibliotheken Fluss s (relativ) e-04 1e-05 1e-06 1e-07 1e-08 Radial-Schnitt Kern Ende 47 Gruppen 83 Gruppen 100 Gruppen 175 Gruppen Radiale Position [cm] GRS Fachforum, 15. & 16. Juni

11 Wiederum gute Übereinstimmung der Bibliotheken Wiederanstieg des Neutronenflusses durch axiale Streuung (2D-Effekt!) Fluss s (relativ) e-04 1e-06 1e-08 1e-10 1e-12 1e-14 1e-16 1e-18 1e-20 Axial-Schnitt Kern Start Kern Ende 47 Gruppen 83 Gruppen 100 Gruppen 175 Gruppen Axiale Position [cm] GRS Fachforum, 15. & 16. Juni

12 Anstieg des Flusses in äußeren Axialpositionen Rückstreuung Fluss s (relativ) e-04 1e-06 1e-08 1e-10 1e-12 1e-14 1e-16 1e-18 1e-20 Axial-Schnitte Kernmitte RDB Luftspalt Axiale Position [cm] GRS Fachforum, 15. & 16. Juni

13 Aktivierungier Vergleich mit Messwerten BE-Strukturteil (Quetschmutter in BE-Fußstück) CO60 ACTIVITY Beq/g 7e+08 6e+08 5e+08 4e+08 3e+08 7E+08 6E+08 5E+08 4E+08 3E+08 2E+08 1E e+08 1e r [cm] h [cm] GRS Fachforum, 15. & 16. Juni

14 7e+08 6e+08 5e+08 Messdaten Modell CO60 9e+08 8e+08 7e+08 6e+08 FE55 Beq/g 4e+08 3e+08 Beq/g 5e+08 4e+08 2e+08 1e+08 3e+08 2e+08 1e+08 Beq/g e e e e e+07 1e+07 8e+06 6e+06 4e+06 2e+06 0 Axiale Position [cm] NI Axiale Position [cm] Beq/g Axiale Position [cm] NI Axiale Position [cm] GRS Fachforum, 15. & 16. Juni

15 Zusammenfassung ng und Ausblick Sequenz zur Aktivierung von Reaktorkomponenten Erste Ergebnisse zu Neutronenfluss radial axial (Rückstreuung am Bioschild) Erster Vergleich mit Experiment gelungen Validierung der Rechenmethodik an Messdaten aus Greifswald Aktivierung des RDB und Kerneinbauten in DWR-Modell Dosisleistungsbestimmung der Einzelkomponenten GRS Fachforum, 15. & 16. Juni