Medical Radiology and radiation safety Medical Radiology and radiation safety Медицинская радиология и радиационная безопасность 1024-6177 2618-9615 46729 10.12737/1024-6177-2021-66-5-23-32 Радиационная безопасность Radiation safety Радиационная безопасность Radiation-Hygienic Investigations of Experimental Production of Mixed Nitride Uranium-Plutonium Fuel at JSC SChC. Part 1: Methods and Results РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА СМЕШАННОГО НИТРИДНОГО УРАН-ПЛУТОНИЕВОГО ТОПЛИВА НА АО «СХК». Часть 1: Методы и результаты Ильин Л. А. Il'in L. A.

доктор медицинских наук;

doctor of medical sciences;

 Самойлов А. С. Samoylov A. S.

доктор медицинских наук;

doctor of medical sciences;

 Цовьянов Александр Г. Tsoviyanov Aleksandr G. Шинкарев С. М. Shinkarev S. M.

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Шандала Н. К. Shandala N. K.

доктор медицинских наук;

doctor of medical sciences;

 Ганцовский П. П. Gantsovskii P. P. Карев А. Е. Karev A. E.

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Кухта Б. А. Kukhta B. A.

кандидат биологических наук;

candidate of sciences in biology;

 Симаков А. В. Simakov A. V.

кандидат медицинских наук;

candidate of medical sciences;

 Клочков В. Н. Klochkov V. N.

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Коренков Игорь П. Korenkov Igor' P.

кандидат технических наук;доктор биологических наук;

candidate of technical sciences;doctor of sciences in biology;

 Лягинская А. М. Lyaginskaya A. M.

доктор биологических наук;

doctor of sciences in biology;

 Паринов О. В. Parinov O. V. Соломатин В. М. Solomatin V. M. Изместьев К. М. Izmestyev K. M.

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of FMBA Moscow Russian Federation Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of FMBA Moscow Russian Federation ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России Москва Россия State Research Center Burnasyan Federal Medical Biophysical Center, Federal Medical Biological Agency Moscow Russian Federation Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И.Бур­на­зяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center (FMBC) FMBA Moscow Russian Federation Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И.Бур­на­зяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center (FMBC) FMBA Moscow Russian Federation Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И.Бур­на­зяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center (FMBC) FMBA Moscow Russian Federation Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of FMBA Moscow Russian Federation Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of FMBA Moscow Russian Federation Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of FMBA Moscow Russian Federation Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И.Бур­на­зяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center (FMBC) FMBA Moscow Russian Federation Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И.Бур­на­зяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center (FMBC) FMBA Moscow Russian Federation Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И.Бур­на­зяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center (FMBC) FMBA Moscow Russian Federation Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна ФМБА России Россия AI Burnasyan Federal Medical Biophysical Center, Russia Russian Federation АО «Прорыв», Москва Россия JSC Proryv, Moscow, Russia Russian Federation АО «Сибирский химический комбинат», Северск, Россия Томск Россия Joint Stock Company “Siberian Chemical Combine”, Seversk, Russia Tomsk Russian Federation 66 5 23 32 01 11 2021 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/46729/view

Цель: Представить методы и результаты исследований факторов радиационного воздействия на персонал, участвующий в изготовлении смешанного нитридного уран-плутониевого (СНУП) топлива на комплексных экспериментальных установках КЭУ-1 и КЭУ-2 АО «СХК». Материал и методы: На основе изучения динамики мощности амбиентного эквивалента дозы (МАЭД) фотонного и нейтронного излучений на рабочих местах КЭУ-1 и КЭУ-2, инструментального индивидуального дозиметрического контроля эквивалентных доз облучения персонала выявлены закономерности формирования доз внешнего облучения. Для оценки ингаляционного поступления и возможных доз внутреннего облучения проведены исследования физико-химических свойств радиоактивных аэрозолей. Результаты: Установлено, что основными источниками проникающих излучений в помещениях КЭУ-1 являются боксы, где происходит прессование таблеток, дробление шашек и бракованных таблеток, а также временное хранение продукции. Наибольшие значения МАЭД зарегистрированы в тех боксах, в которых излучение сформировано загрязнением, обусловленным прошлой эксплуатацией, и не связано с фабрикацией СНУП топлива. Выявлен существенный вклад нейтронного излучения в формирование индивидуальных доз персонала, который на отдельных рабочих местах КЭУ-1 превышал вклад гамма-излучения. На КЭУ-2 мощным источником внешнего излучения являлась проходящая над помещениями нефункционирующая труба вытяжной вентиляции. Оценка вклада гамма-излучения со стороны вытяжной трубы во внешнее облучение персонала достигала 85% на отдельных рабочих местах. Исследования физико-химических свойств радиоактивных аэрозолей показали высокую реакционную способность СНУП соединений, приводящую к мгновенному окислению торакальной фракции аэрозолей СНУП топлива при контакте с воздушной средой. Сложный морфологический и дисперсный состав аэрозольных частиц в совокупности со сложным химическим составом, обусловленным процессами старения аэрозолей, может привести к кардинальному отличию процессов биокинетики СНУП аэрозолей, процесса дозообразования и, следовательно, степени радиологической опасности по сравнению с принятыми в моделях МКРЗ для U и Pu. Результаты проведенных радиационно-гигиенических исследований носят предварительный характер, поскольку объектом исследований являлась экспериментальная установка, на которой проводилась отработка новой технологии производства СНУП топлива. Апробированные на этих экспериментальных установках инструментально-методические подходы по оценке факторов радиационного воздействия на персонал в дальнейшем будут использованы для проведения аналогичных исследований при опытно-промышленной эксплуатации новых модулей фабрикации-рефабрикации СНУП топлива.

Purpose: To present the methods and results of studies of the factors of radiation exposure to workers involved in the manufacture of mixed uranium-plutonium nitride (MUPN) fuel at the complex experimental installations CEI-1 and CEI-2 of JSC SChC. Material and Methods: Regularities of the formation of external exposure doses have been revealed based on the study of the dynamics of the ambient dose equivalent rate (ADER) of photon and neutron radiation at the CEI-1 and CEI-2 workplaces, as well as instrumental individual dosimetric control of the equivalent doses to workers. In order to assess the inhalation intake and possible doses from internal irradiation, studies of the physicochemical properties of radioactive aerosols were carried out. Results: It has been found that the main sources of penetrating radiation in the premises of CEI-1 are boxes where tablets are pressed, chips and rejected tablets are crushed, as well as temporary storage of products is occurred. The highest ADER values have been measured in those boxes, where the radiation exposure was due to radioactive contamination caused by past activity, and is not associated with fabrication of MUPN fuel. A significant contribution of neutron exposure to individual doses of workers was measured, which exceeded the contribution of gamma exposure at some workplaces of the CEI-1. At CEI-2, a non-functioning exhaust ventilation pipe passing over the premises was found to be a powerful source of external radiation. This pipe contained a significant amount of radioactive material. Assessment of the contribution of gamma exposure from the ventilation pipe to the external exposure of workers reached 85% at some workplaces. Studies of the physicochemical properties of radioactive aerosols have revealed a high reactivity of MUPN compounds, leading to instant oxidation of the thoracic fraction of MUPN fuel aerosols under contact with air. The complex morphological and dispersed composition of aerosol particles in combination with a complex chemical composition caused by the aging processes of aerosols, can lead to a fundamental difference in the biokinetics of MUPN aerosols, the process of dose formation and, consequently, the degree of radiological hazard compared to those adopted in the ICRP models for U and Pu. The results of the current radiation-hygienic research are of a preliminary nature, since the object of this research is an experimental installation, which was used to develop a new technology for the production of MUPN fuel. The instrumental and methodological approaches to assess the factors of radiation exposure to workers tested at these experimental installations, will be used in the future to conduct similar studies during the pilot industrial operation of new modules for fabricating and refurbishing of MUPN fuel.

 смешанное нитридное уран-плутониевое топливо радиационная безопасность комплексная экспериментальная установка гамма и нейтронное облучение радиоактивные аэрозоли mixed nitride uranium-plutonium fuel radiation safety complex experimental installation gamma and neutron exposure radioactive aerosols

Рачков В.И., Адамов Е.О. Научно-технические проблемы ЗЯТЦ двухкомпонентной ЯЭ и их решение в ПН «Прорыв». В сб. докладов отраслевой конференции по теме «Замыкание топливного цикла ядерной энергетики на базе реакторов на быстрых нейтронах» 11-12 октября 2018 г. г. Томск, с.6 - 15. Rachkov V.I., Adamov E.O. Nauchno-tehnicheskie problemy ZYaTC dvuhkomponentnoy YaE i ih reshenie v PN «Proryv». V sb. dokladov otraslevoy konferencii po teme «Zamykanie toplivnogo cikla yadernoy energetiki na baze reaktorov na bystryh neytronah» 11-12 oktyabrya 2018 g. g. Tomsk, s.6 - 15. Стратегия развития атомной энергетики России в первой половине XXI века. Основные положения. - М.: Минатом России, 2000. - 26 с. Strategiya razvitiya atomnoy energetiki Rossii v pervoy polovine XXI veka. Osnovnye polozheniya. - M.: Minatom Rossii, 2000. - 26 s. Проект «Прорыв» - технологический фундамент для крупномасштабной ядерной энергетики / Адамов Е.О., Алексахин Р.М., Большов Л.А., Дедуль А.В., Орлов В.В., Першуков В.А., Рачков В.И., Толстоухов Д.А., Троянов В.М. // Известия Российской академии наук. Энергетика. - 2015. - № 1. - с.5 - 13. Proekt «Proryv» - tehnologicheskiy fundament dlya krupnomasshtabnoy yadernoy energetiki / Adamov E.O., Aleksahin R.M., Bol'shov L.A., Dedul' A.V., Orlov V.V., Pershukov V.A., Rachkov V.I., Tolstouhov D.A., Troyanov V.M. // Izvestiya Rossiyskoy akademii nauk. Energetika. - 2015. - № 1. - s.5 - 13. Адамов Е.О., Орлов В.В., Рачков В.И., Слесарев И.С., Хомяков Ю.С.Ядерная энергетика с естественной безопасностью: смена устаревшей парадигмы, критерии // Известия Российской академии наук. Энергетика. - 2015. - № 1. - с.13 - 29. Adamov E.O., Orlov V.V., Rachkov V.I., Slesarev I.S., Homyakov Yu.S.Yadernaya energetika s estestvennoy bezopasnost'yu: smena ustarevshey paradigmy, kriterii // Izvestiya Rossiyskoy akademii nauk. Energetika. - 2015. - № 1. - s.13 - 29. Shultis, J. Kenneth; Richard E. Faw. стр. 141, табл. 6.2 // Fundamentals of Nuclear Science and Engineering. - CRC Press, 2008. Shultis, J. Kenneth; Richard E. Faw. str. 141, tabl. 6.2 // Fundamentals of Nuclear Science and Engineering. - CRC Press, 2008. Physics and Fuel Performance of Reactor-Based Plutonium Disposition. Workshop Proceedings - Paris, France, 28-30 September 1998. Nuclear Energy Agency. Physics and Fuel Performance of Reactor-Based Plutonium Disposition. Workshop Proceedings - Paris, France, 28-30 September 1998. Nuclear Energy Agency. Хабахпашев А.Г. Спектр нейтронов Po-α-O источника. Атомная энергия. Том 7, вып. 1. - 1959. Habahpashev A.G. Spektr neytronov Po-α-O istochnika. Atomnaya energiya. Tom 7, vyp. 1. - 1959. ICRP, 2008. Nuclear Decay Data for Dosimetric Calculations. ICRP Publication 107. Ann. ICRP 38 (3). ICRP, 2008. Nuclear Decay Data for Dosimetric Calculations. ICRP Publication 107. Ann. ICRP 38 (3). Алексеев С.В., Зайцев В.А. Нитридное топливо для ядерной энергетики: Москва: Техносфера, 2013. Alekseev S.V., Zaycev V.A. Nitridnoe toplivo dlya yadernoy energetiki: Moskva: Tehnosfera, 2013. Murata T. et al., “Evaluation of the (α, xn) Reaction Data for JENDL/AN-2005,” JAEA-Research 2006-052 (Jul 2006) from URL https://wwwndc.jaea.go.jp/ftpnd/jendl/jendl-an-2005.html. Murata T. et al., “Evaluation of the (α, xn) Reaction Data for JENDL/AN-2005,” JAEA-Research 2006-052 (Jul 2006) from URL https://wwwndc.jaea.go.jp/ftpnd/jendl/jendl-an-2005.html. Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, под ред. К. Зигбана, пер. с англ., в. 3 и 4, М., 1969. Al'fa-, beta- i gamma-spektroskopiya, pod red. K. Zigbana, per. s angl., v. 3 i 4, M., 1969. Бондарьков М.Д., Желтоножская М.В., Максименко А.М., Садовников Л.В. Определение содержания изотопов плутония в чернобыльских образцах по характеристическому Lx-излучению урана. ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 2 2005 URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/128042/17-Bondarkov.pdf?sequence=1 Bondar'kov M.D., Zheltonozhskaya M.V., Maksimenko A.M., Sadovnikov L.V. Opredelenie soderzhaniya izotopov plutoniya v chernobyl'skih obrazcah po harakteristicheskomu Lx-izlucheniyu urana. PROBLEMI BEZPEKI ATOMNIH ELEKTROSTANCІY І ChORNOBILYa VIP. 2 2005 URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/128042/17-Bondarkov.pdf?sequence=1 Andersen, A. A. 1966. A Sampler for Respiratory Health Hazard Assessement. Am. Ind. Hyg. Assoc. J., 27: 160-165. Andersen, A. A. 1966. A Sampler for Respiratory Health Hazard Assessement. Am. Ind. Hyg. Assoc. J., 27: 160-165. ICRP. Age-dependent Doses to Members of the Public from Intake of Radionuclides: Part 4, Inhalation Dose Coefficients. ICRP Publication 71.Annals of the ICRP, Vol.25, № 3-4, 1995. Elsevier Science Ltd., Oxford. ICRP. Age-dependent Doses to Members of the Public from Intake of Radionuclides: Part 4, Inhalation Dose Coefficients. ICRP Publication 71.Annals of the ICRP, Vol.25, № 3-4, 1995. Elsevier Science Ltd., Oxford. Барановская Н.В., Игнатова Т.Н., Рихванов Л.П. Уран и торий в органах и тканях человека, Вестник томского государственного университета № 339, 2010, стр.182-188. Baranovskaya N.V., Ignatova T.N., Rihvanov L.P. Uran i toriy v organah i tkanyah cheloveka, Vestnik tomskogo gosudarstvennogo universiteta № 339, 2010, str.182-188.