Abstract
<jats:p>У статті детально проаналізовано рівень захисту контейнера з використанням матеріалів гамма- та нейтронного захисту, наближених за складом та густиною до матеріалів (свинець, HoltiteTM), які компанія «Holtec» застосовує для контейнерів HI-STAR 190. Для збільшення консерватизму проведення порівняльних розрахунків запропоновано використовувати активність нейтронів, що характерна для 31 відпрацьованої тепловидільної збірки з глибиною вигоряння 55,0 ГВт·доба/тU після 7,5–8 років витримки в басейні витримки (1,70E+10 нейтрон/с), та активність фотонів, що характерна для палива з глибиною вигоряння 45,0 ГВт·доба/тU після 5 років витримки в басейні витримки (2,45E+17 фотон/с). Потік як нейтронів, так і фотонів характеризується жорстким спектром з максимумом за 1,82 МеВ та 0,6 МеВ відповідно. Використання всередині кошика ефективніших матеріалів, які забезпечують підкритичність кошика та поглинають нейтрони, а саме матеріалів з вищим вмістом вуглецю (С+10%B4C) або 100%B4C, а також використання як екранувального матеріалу важких металів високої густини (уран, свинець, сталь) з додаванням поглинача нейтронів B4C, вмістом до 10 %, не може підвищити рівень радіаційного захисту суттєво вище за рівень захисту існуючих контейнерів (HI-STAR 190). На прикладі трьох матеріалів проведено комплекс порівняльних розрахунків, результати яких показали, що існують шляхи підвищення рівня захисту контейнерів з відпрацьованим ядерним паливом зі збереженням їхніх вихідних геометричних розмірів. Використання свинцю та карбіду бору в полімерній матриці, за певного співвідношенні компонентів, дозволяє отримати матеріал зі збалансованим захистом за потужністю дози нейтронів та фотонів, а загальна потужність дози на бічній поверхні контейнера буде зіставною з дозою на аналогічній поверхні базового контейнера (3,5E-03 бер/год (35,0 мкЗв/год)), що за геометричними розмірами та матеріалами зіставний з HI-STAR 190. У разі використання гідриду титану (TiH4) та карбіду бору у свинцевій матриці, зі збалансованим за нейтронами та фотонами складом, загальна потужність дози опромінення від обох складових на боковій поверхні контейнера становитиме ~2,4E-04 бер/год (2,4 мкЗв/год), що в 13 разів нижче потужності дози від базового контейнера (3,5E-03 бер/год (35,0 мкЗв/год)). Найбільш високі екранувальні характеристики має гідрид гафнію. Під час використання матеріалу зі співвідношенням Hf/H = 1,5 (HfH1.5), що дозволяє зберегти густину наповнення, зіставну з густиною металевого гафнію (13,1 г/см3), загальна потужність дози становитиме 1,53E-05 бер/год (0,153 мкЗв/год), що майже у 209 разів нижче потужності дози базового контейнера (3,5E-03 бер/год (35,0 мкЗв/год)).</jats:p>