МАГАТЭ выпустило обзорную публикацию, посвящённую оцененным нейтронным данным для нуклидов уран-ториевого цикла.
Документ имеет внутренний номер STI/PUB/1435, и ему присвоен код ISBN 978-92-0-101010-0. Условия приобретения твёрдой копии издания приведены на сайте МАГАТЭ. Текущая цена составляет 29 евро. Объём документа - 57 страниц. Доступ к бесплатной электронной версии издания можно получить по этой ссылкеexternal link, opens in a new tab. Язык публикации - английский.
Во многих странах ведутся исследования по возможному применению тория в атомной энергетике, как в реакторах, так и в системах, управляемых ускорителями. Ториевые НИР и НИОКР должны быть подкреплены точным знанием сечений основных нуклидов, принимающих участие в уран-ториевом цикле. Среди прочего, это изотопы урана, тория и протактиния.
В 2002 году в МАГАТЭ был инициирован международный проект, посвящённый нейтронным данным для уран-ториевого цикла. В период с 2003 по 2006 годы в Вене состоялись три заседания исследовательского координационного комитета.
По итогам выполненной работы были получены новые оцененные данные для 232Th, изотопов 231 и 233 протактиния и изотопов 232, 233, 234 и 236 урана. Были выданы также рекомендации по сечениям продуктов деления, образующихся в уран-ториевом цикле.
На старте проекта участники располагали японской библиотекой JENDL-3.3 и российской БРОНД-2.2. Важный вклад в общее дело внесли белорусы в лице объединённого института ядерных и энергетических исследований "Сосны". Урановые изотопы, характерные для уран-ториевого цикла, оценивались в Лос-Аламосе в ходе подготовки к выпуску ENDF/B-VII.0; в свою очередь, американцы взяли в свою библиотеку данные, полученные в ходе проекта МАГАТЭ, по торию и протактинию. Также поддерживалось сотрудничество с авторами европейского файла JEFF-3.1.
В документе изложены результаты и выводы, полученные участниками совместного проекта. Особенно подробно проанализированы данные по 232Th. Меньше всего внимания уделено сечениям изотопов урана, что естественно.
Верификация нового константного обеспечения производилась на серии наборов расчётных бенчмарков. Самую сложную проверку представляли собой бенчмарки KBR, в которых присутствуют оксид высокообогащённого урана, металлический торий и полиэтилен. Расчёты выполнялись по коду MCNP5 с использованием различных библиотек.
Известно, что бенчмарки KBR предельно чувствительны к качеству сечений тория. Из полученных в ходе проекта результатов расчётов KBR ясно, что работу по оценке ториевых констант необходимо продолжать. Хотя погрешности вычислений с новыми данными уменьшились, ошибка при определении критичности для KBR всё ещё остаётся на уровне тысяч pcm.
Бенчмарки KBR - отношение расчётных результатов к экспериментальным, (C/E-1), pcm
Более благоприятные результаты были получены для серии бенчмарков SB-n, в который торий находится в бланкетной зоне, а делящимся материалом выступают либо 233U, либо 235U в циркониевой матрице. В этом случае, использование новых нейтронных данных позволило обеспечить практически во всех тестах попадание расчётных результатов в интервал 1σ.
Интересный бенчмарк был предложен российскими участниками проекта из ФЭИ. Речь идёт об измерении спектра утечки из ториевой сферы с 14-МэВ-ным источником D-T. Расчётные и экспериментальные спектры расходятся в этом бенчмарке не более, чем на 20%, и наибольшая погрешность возникает в области сотен кэВ, где важную роль играет сечение (n,3n) на 232Th. Впрочем, в документе высказана определённая критика в адрес бенчмарка, в том числе, в его огрублённом соответствии реальному эксперименту.
В заключительной главе документа авторы подробно перечисляют всё сделанное в 2002-2006 годах в рамках международного проекта, начиная от коррекций оценённых нейтронных данных и заканчивая внесёнными изменениями в свободно доступную версию библиотеки WIMS-D.
Публикация не содержит каких-либо принципиальных выводов о состоянии дел с константным обеспечением расчётов уран-ториевого цикла, однако из материала публикации легко сделать вывод, что работы по уточнению констант должны быть продолжены.