Диагностика структуры работающего энергоблока АЭС методом мюонографии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В НИЯУ МИФИ в 2022 г. был создан гибридный мюонный годоскоп с чувствительной площадью 3 × 3 м2 для исследования внутренней структуры крупномасштабных объектов методом мюонографии. Детектирующая система годоскопа имеет гибридную структуру и состоит из сцинтилляционного стрипового детектора и детектора на дрейфовых трубках, и предназначена для регистрации треков заряженных частиц. Метод мюонографии основывается на использовании мюонов космических лучей в качестве проникающего излучения для “просвечивания” (по аналогии с рентгенографией) крупномасштабных объектов. В 2022–2023 гг. были проведены экспериментальные исследования внутренней структуры энергоблока Калининской АЭС с использованием метода мюонографии. В работе представлены краткое описание конструкции гибридного мюонного годоскопа и результаты эксперимента по диагностике структуры энергоблока данным методом, проведенного в условиях его плановых ремонтных работ. Целью эксперимента являлась отработка методики оперативного выявления изменений в структуре реакторного блока во время ремонтных работ.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Пасюк

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

Р. Р. Алыев

Филиал АО “Концерн Росэнергоатом” “Калининская атомная станция”

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Удомля

Н. Н. Давиденко

Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

С. М. Киселев

Филиал АО “Концерн Росэнергоатом” “Калининская атомная станция”

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Удомля

А. С. Кожин

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”; Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”– ИФВЭ

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва; Протвино

К. Г. Компаниец

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

Ю. Н. Конев

Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

С. В. Олейник

Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

А. А. Петрухин

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

Р. М. Фахрутдинов

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”; Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”– ИФВЭ

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва; Протвино

М. Ю. Целиненко

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

В. В. Шутенко

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

И. И. Яшин

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: IIYashin@mephi.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. N. Kume, H. Miyadera, C. L. Morris, J. Bacon, K. N. Borozdin, J. M. Durham, K. Fuzita, E. Guardincerri, M. Izumi, K. Nakayama, M. Saltus, T. Sugita, K. Takakura, and K. Yoshioka, JINST 11, P09008 (2016); http://doi.org/10.1088/1748-0221/11/09/P09008
  2. H. Fujii, K. Hara, S. Hashimoto, K. Hayashi, F. Ito, H. Kakuno, H. Kodama, K. Nagamine, K. Sato, K. Satoh, S. Kim, A. Suzuki, T. Sumiyoshi, K. Takahashi, Y. Takahashi, F. Takasaki, S. Tanaka, and S. Yamashita, Prog. Theor. Exp. Phys. 2019, 053C01 (2019); http://doi.org/10.1093/ptep/ptz040
  3. H. Fujii, M. Gi, K. Hara, S. Hashimoto, K. Hayashi, H. Kakuno, H. Kodama, M. Mizokami, S. Mizokami, K. Nagamine, K. Sato, S. Sekita, H. Shirai, S. Kim, T. Sumiyoshi, A. Suzuki, Y. Takada, K. Takahashi, Y. Takahashi, F. Takasaki, D. Yamada, and S. Yamashita, Prog. Theor. Exp. Phys. 2021, 023C01 (2021); http://doi.org/10.1093/ptep/ptaa137
  4. J. Perry, M. Azzouz, J. Bacon, K. Borozdin, E. Chen, J. Fabritius II, E. Milner, H. Miyadera, C. Morris, J. Roybal, Z. Wang, B. Busch, K. Carpenter, A. A. Hecht, K. Masuda, C. Spore, N. Toleman, D. Aberle, and Z. Lukic, J. Appl. Phys. 113, 184909 (2013); http://doi.org/10.1063/1.4804660
  5. K. Bridges, J. Coleman, R. Collins, J. Dasari, G. Holt, C. Metelko, A. Morgan, M. Murdoch, Y. Schnellbach, I. Tsurin, R. W. Mills, M. Ryan, G. Edwards, and A. Roberts, JINST 18, P02024 (2023); http://doi.org/10.1088/1748-0221/18/02/P02024
  6. B. Lefevre, H. Gomez, S. Procureur, D. Attie, L. Gallego, P. Gonzales, M. Lehuraux, B. Lesage, I. Mandjavidze, P. Mas, and D. Pomarede, EPJ Web Conf. 288, 07001 (2023); https://doi.org/10.1051/epjconf/202328807001
  7. S. Procureur, D. Attie, L. Gallego, H. Gomez, P. Gonzales, B. Lefevre, M. Lehuraux, B. Lesage, I. Mandjavidze, P. Mas, and D. Pomarede, Sci. Adv. 9, eabq8431 (2023); http://doi.org/10.1126/sciadv.abq8431
  8. A. Clarkson, D. J. Hamilton, M. Hoek, D. G. Ireland, J. R. Johnstone, R. Kaiser, T. Keri, S. Lumsden, D. F. Mahon, B. McKinnon, M. Murray, S. Nutbeam-Tuffs, C. Shearer, G. Yang, and C. Zimmerman, JINST 10, P03020 (2015); http://doi.org/10.1088/1748-0221/10/03/P03020
  9. J. M. Durham, D. Poulson, J. Bacon, D. L. Chichester, E. Guardincerri, C. L. Morris, K. Plaud-Ramos, W. Schwendiman, J. D. Tolman, and P. Winston, Phys. Rev. Applied. 9, 044013 (2018); http://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.9.044013
  10. International Atomic Energy Agency, Nuclear Technology Review (Vienna, 2019); https://www.iaea.org/sites/default/files/gc/gc63-inf2.pdf
  11. International Atomic Energy Agency, Muon Imaging: Present Status and Emerging Applications (Vienna, 2022); https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/TE-2012web.pdf
  12. Н. С. Барбашина, В. В. Борог, Р. П. Кокоулин, К. Г. Компаниец, А. А. Петрухин, Д. А. Тимашков, В. В. Шутенко, И. И. Яшин, Патент RU2406919C2 от 20.12.2010 на сайте Федерального института промышленной собственности, URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/4e/6d/b5/12929dad5e5150/RU2406919C2.pdf
  13. И. И. Астапов, М. М. Каверзнев, Ю. Н. Конев, А. А. Петрухин, С. С. Хохлов, И. И. Яшин, Патент RU2761333C1 от 07.12.2021 на сайте Федерального института промышленной собственности, URL: https://www1.fips.ru/ofpstorage/Doc/IZPM/RUNWC1/000/000/002/761/333/%D0%98%D0%97-02761333-00001/document.pdf
  14. N. A. Pasyuk, A. A. Borisov, K. G. Kompaniets, A. S. Kozhin, R. M. Fakhrutdinov, M. Yu. Tselinenko, V. V. Shutenko, and I. I. Yashin, Instrum. Exp. Tech. 67, 219 (2024); http://doi.org/10.1134/S0020441224700489
  15. N. A. Pasyuk, K. G. Kompaniets, A. A. Petrukhin, M. Yu. Tselinenko, V. V. Shutenko, and I. I. Yashin, Instrum. Exp. Tech. 67, 672 (2024); http://doi.org/10.1134/S0020441224701069
  16. N. A. Pasyuk, N. N. Davidenko, A. S. Kozhin, K. G. Kompaniets, Yu. N. Konev, S. V. Oleinik, A. A. Petrukhin, R. M. Fakhrutdinov, M. Yu. Tselinenko, D. V. Shudra, V. V. Shutenko, and I. I. Yashin, Tech. Phys. 69, 1296 (2024); http://doi: 10.61011/TP.2024.08.59019.40-24
  17. Н. А. Пасюк, Р. Р. Алыев, Н. Н. Давиденко, С. М. Киселев, А. С. Кожин, К. Г. Компаниец, Ю. Н. Конев, С. В. Олейник, А. А. Петрухин, Р. М. Фахрутдинов, М. Ю. Целиненко, В. В. Шутенко, И. И. Яшин, ЖТФ 95, 179 (2025); http://doi: 10.61011/JTF.2025.01.59477.251-24
  18. E. I. Yakovleva, V. A. Khomyakov, and S. S. Khokhlov, Bull. Lebedev Phys. Inst. 43, 298 (2016); https://doi.org/10.3103/S1068335616100031

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фотография гибридного мюонного годоскопа.

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Размещение ангара с ГМГ относительно энергоблока.

Скачать (923KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Матрица зенитно-азимутального распределения реконструированных треков частиц: а – эксперимент; б — модель.

Скачать (572KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Суммарная матрица числа точек пересечения треков с референтной плоскостью на расстоянии 50 м от детектора.

Скачать (508KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Упрощенная модель энергоблока: 1 — ГМГ; 2 — стены обстройки реакторного отделения; 3 — система аварийного охлаждения; 4 — тепловыделяющие сборки; 5 — бассейн выдержки; 6 — парогенератор; 7 — гермооболочка; 8 — турбогенератор; 9 — верхняя площадка машинного зала; 10 — стены машинного зала; 11 — компенсатор давления; 12 — бассейн перегрузки; 13 — реактор; 14 — главный циркуляционный насос.

Скачать (465KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Модельная матрица распределения количества треков (а) и толщин вещества (б) на расстоянии 62 м от центра детектора.

Скачать (843KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Модельная разностная матрица количества треков (а) и толщин вещества (б) на расстоянии 62 м от центра детектора: 1 — уран в бассейне выдержки; 2, 3, 4 — вода в бассейнах и реакторе; 5, 6 — циркуляционные насосы; 7 — блок защитных труб; 8 — турбогенератор.

Скачать (720KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Экспериментальные матрицы по плотности точек реконструированных треков. а – Штатная работа осенью 2022 г.; б — штатная работа весной 2023; в – перегрузка топлива летом 2023; г — выгрузка топлива летом 2023; д — штатная работа летом 2023.

Скачать (1MB)
Метаданные
10. Рис. 9. Матрицы относительных отклонений модели от эксперимента. а – Штатная работа осенью 2022 г.; б — штатная работа весной 2023; в – перегрузка топлива летом 2023; г — выгрузка топлива летом 2023; д — штатная работа летом 2023.

Скачать (1MB)
Метаданные
11. Рис. 10. Экспериментальные матрицы толщин. а – Штатная работа осенью 2022 г.; б — штатная работа весной 2023; в – перегрузка топлива летом 2023; г — выгрузка топлива летом 2023; д — штатная работа летом 2023.

Скачать (2MB)
Метаданные
12. Рис. 11. Разностная матрица по количеству треков. а – Весна 2023 минус осень 2022 г.; б — перегрузка топлива 2023 минус осень 2022; в – выгрузка топлива 2023 минус осень 2022; г — лето 2023 минус осень 2022; д — весна 2023 минус лето 2023.

Скачать (1MB)
Метаданные
13. Рис. 12. Разностная матрица по толщинам. а – Весна 2023 минус осень 2022 г.; б — перегрузка топлива 2023 минус осень 2022; в – выгрузка топлива 2023 минус осень 2022; г — лето 2023 минус осень 2022; д — весна 2023 минус лето 2023.

Скачать (1MB)
Метаданные
14. Рис. 13. Соотношение матрицы со схемой энергоблока: 1 и 6 — кран; 2 — транспортный контейнер; 3 — бассейн выдержки; 4 — циркуляционный насос; 5 — оснастка; 7 –тепловыделяющие сборки в бассейне выдержки; 8 — блок защитных труб; 9 — бассейн перегрузки; 10 — крышка реактора; 11 — турбина машинного зала; 12 — референтная плоскость; 13 — выделенные направления треков частиц; 14 — детектор.

Скачать (1MB)
Метаданные
15. Рис. 14. Суточная разностная матрица по количеству треков.

Скачать (1MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025