원격시 ITER 방사선 환경 평가

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 3544(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

ITER 작동 수명 동안 유지 관리, 보관 및 해체 목적을 위해 용기 내 구성 요소를 핫 셀로 옮기는 데 원격 조작 캐스크가 사용됩니다. 시설 내 시스템 할당을 위한 침투 분포로 인해 각 이송 작업의 방사선장은 높은 공간적 변동성을 나타냅니다. 모든 작업은 작업자 및 전자 장치 보호를 위해 독립적으로 연구되어야 합니다. 본 문서에서는 ITER 시설의 용기 내 구성 요소에 대한 전체 원격 처리 시나리오 중 방사선 환경을 설명하는 완전히 대표적인 접근 방식을 제시합니다. 다양한 작업 단계에서 관련된 모든 방사선원의 영향이 다뤄집니다. 준공 구조물과 2020년 기본 설계는 토카막을 호스팅하는 400,000톤 토목 구조물인 토카막 단지의 가장 상세한 중성자학 모델을 생성하는 것으로 간주됩니다. D1SUNED 코드의 새로운 기능을 통해 이동 방사선원과 정적 방사선원 모두의 적분 선량, 선량률 및 광자 유도 중성자 플럭스를 계산할 수 있습니다. 전송 과정의 모든 위치에서 용기 내 구성 요소로 인해 발생하는 선량률을 계산하기 위해 시뮬레이션에 시간 상자가 포함됩니다. 선량률의 시간 변화는 1m 해상도의 비디오 형식으로 구축되며 특히 핫스팟 식별에 유용합니다.

핵융합 발전의 선두 프로젝트인 ITER는 신뢰할 수 있는 에너지원으로서 핵융합의 타당성을 대규모로 입증하는 것을 목표로 합니다. 500MW 펄스 작동 동안 중수소-삼중수소 핵융합 반응의 산물인 14.1MeV의 중성자 약 1.77·1020개가 매초 생성됩니다. 강렬한 중성자 장은 근처의 물질(특히 용기 내부의 구성 요소)과 상호 작용하여 이를 변환하고 활성화합니다. 이러한 활성화된 구성 요소에는 2차 지연 감마 방사선원이 수반되는데, 이는 기계 작동 중 플라즈마 중성자와 비교하여 방사선학적으로 무시할 수 있지만 기계 정지 중에는 시설의 주요 방사선원이 됩니다.

ITER의 운영 수명 동안 Hot Cell Complex에서 수행되는 In-Vessel 구성 요소의 유지 관리, 보관 및 해체 작업이 필요할 것으로 예상됩니다. 440개의 첫 번째 벽면 패널, 54개의 전환기 카세트 및 모든 포트 플러그(그림 1 참조)가 이러한 작업의 대상이 됩니다. 하지만 먼저 이러한 구성 요소를 토카막 단지에서 핫 셀로 전송해야 합니다. 활성화율이 높기 때문에 원격으로 조작할 수 있는 통이 이러한 목적으로 사용됩니다. 이송 작업은 바이오쉴드 플러그 제거, 구성품을 캐스크에 적재, 포트 셀 도어 개방 및 이송 자체와 같은 여러 단계로 구성됩니다. 결과적으로, 그러한 작업 중에 시설의 선원과 차폐 기하학적 구조가 모두 변경되므로 방사선장에 대한 변경이 예상됩니다. 작업자 보호를 위한 방사선 구역 설정을 준수하는지 확인하고 필요한 경우 전자 자격 프로그램을 지원하려면 방사선장 평가가 필요합니다.

ITER 토카막의 단면. 원격으로 전송되는 용기 내 구성 요소가 표시되고 토카막 내 해당 위치가 강조 표시됩니다. 토카막의 3가지 레벨이 표시됩니다.

이전 연구에서는 이 문제를 다루었지만1 (i) 방사선원 및 캐스크 운영에 관한 철저한 접근 방식을 따라야 할 필요성, (ii) 건물 및 구성 요소 설계의 지속적인 발전, (iii) 개선 사항으로 인해 새로운 노력이 필요합니다. 코드와 방법론.

움직이는 방사선원으로 인한 방사선 맵을 계산하는 방법론적 능력은 이전 연구1 의해 입증되었습니다. 그럼에도 불구하고 In-Vessel 구성 요소의 원격 처리 시나리오는 다음과 같은 이유로 완벽하게 표현되지 못했습니다.