Облучение Be12Cr в реакторных условиях при заданных температурно-дозовых режимах

Аннотация

Исследование посвящено изучению свойств бериллида хрома (Be₁₂Cr) – перспективного материала-размножителя нейтронов для бланкетов будущих термоядерных реакторов. Как известно, эксплуатация материалов бланкета термоядерного реактора характеризуется высокой температурой и радиационным излучением, поэтому одно из требований к материалам бланкета – их радиационная стойкость. Актуальность работы обусловлена необходимостью проведения реакторных испытаний образцов Be₁₂Cr, изготовленных методом горячего вакуумного прессования. Цель исследования – расчётное обоснование безопасности и определение температурно-дозовых режимов облучения в реакторе ВВР-К.  Методология исследования основана на сопряжённом численном моделировании: нейтронно-физическом анализе методом Монте-Карло в MCNP 6 и теплофизических расчётах методами вычислительной гидродинамики в ANSYS Fluent 2024 R1.

В результате получены детальные распределения нейтронных потоков, полей энерговыделения и температур. Установлено, что за 6 циклов облучения накопленная доза достигает 0,14 СнА. Теплофизический анализ показал, что при изменении давления гелия в диапазоне 10–101325 Па среднеобъёмная температура образцов варьируется в интервалах 157–428 °C для нижнего и 135–499 °C для верхнего расположений соответственно. При анализе данных обнаружен эффект температурной  инверсии: при давлении 10 Па температура верхних образцов на 71 °C выше температуры нижних ввиду изменения характера теплообмена в системе. Научная ценность исследования заключается в получении первого комплекса расчётных данных для специально разработанного облучательного устройства, предназначенного для реакторного облучения образцов бериллида хрома. Практическая значимость работы состоит в создании верифицированного инструмента для предиктивного анализа и планирования долгосрочных реакторных испытаний образцов Be₁₂Cr, что обеспечит соблюдение пределов теплофизической безопасности эксперимента в условиях реактора ВВР-К при заданных температурно-дозовых режимах.