Виртуальный аналог уран-водной подкритической сборки

Прототип виртуального аналога

Долгие годы студенты НИЯУ МИФИ проходят обучение на уникальных экспериментальных установках. Одним из таких стендов является установка для определения оптимального шага уран-водной решетки. Основа подкритической сборки – заполненный водой цилиндрический бак, установленный на графитовом пьедестале. Ядерное топливо – блочки из металлического урана естественного изотопного состава в герметичной алюминиевой оболочке – помещено в каналы, подвешенные в баке на специальном устройстве – «лучевом щите». Всего заполненных блочками каналов – 162. Один канал, центральный, – пустой. В нем установлен детектор. «Лучевой щит» позволяет быстро перемешать каналы и точно фиксировать шаг гексагональной решетки 45, 50, 55 или 60 мм. При этом отношение объема воды к урану в элементарной ячейке изменяется от 0,4 до 2,5.

На уран-водной сборке НИЯУ МИФИ студенты выполняют лабораторную работу «Экспериментальное определение зависимости материального параметра от шага уран-водной решетки», целью которой является изучение зависимости материального параметра от шага решетки[1].

Экспериментальные установки с ядерными материалами имеют значительную стоимость, а кроме того должны проходить сложные процедуры сертификации для возможности их использования. Виртуальный аналог позволяет выполнять лабораторную работу даже при отсутствии реальной сборки, что дает возможность гораздо большего распространения лабораторной работы при гораздо меньших затратах с учетом сохранения всех получаемых при выполнении лабораторной работы компетенций.

Виртуальный аналог 2009 г.

Предыдущая версия виртуального аналога подкритической сборки представляет собой двухмерную программу, написанную на языке Delphi, позволяющую изменять шаг решетки твэлов, обогащения топлива (что невозможно в реальной подкритической сборке), тип топлива и измерять аксиальное распределение плотности потока нейтронов вдоль центральной оси. Значения плотности потока нейтронов, которые выводятся пользователю в качестве результата измерения как в предыдущей версии виртуального аналога подкритической сборки так и в современной версии, получены в ходе моделирования подкритической сборки в программе MCU.

Двумерная версия виртуального аналога может быть найдена тут.

Уран-водная сборка в виртуальной реальности

В 2019 году в рамках совместного с Росатомом проекта "Создание виртуальных аналогов элементов объектов использования атомной энергии для подготовки кадров" был создан виртуальный аналог уран-водной сборки с использованием технологий виртуальной реальности.

Виртуальный аналог представляет собой комплекс интерактивных моделей, позволяющих проводить лабораторные работы по экспериментальному определению зависимости материального параметра от шага решетки.

Лабораторная работа на виртуальной уран-водной сборке может быть проведена полностью в соответствии с реальными работами на экспериментальной сборке.

Дополнительный функционал

Виртуальный аналог также предоставляет дополнительные возможности при выполнении лабораторной работы:

Измерение радиационного фона излучения с помощью переносного дозиметра;
Измерение накопленной дозы излучения за время выполнения лабораторной работы;
Визуализация распределения нейтронного поля в уран-водной сборке;
Визуализация распределения радиационной обстановки в помещении.

Распределение радиационного фона в помещении сборки

Распределение нейтронного поля в сборке