Материал: Обеспечение безопасности при обращении с ядерными материалами в хранилище свежего топлива

После трехлетней выдержки отработавших TВC в бассейне, производится их отправка на завод регенерации топлива. в транспортном упаковочном комплекте по железной дороге.

2.1.1 Методы учета и контроля ЯМ в технологическом процессе обращения со свежим топливом

Согласно НП-030-12, СУиК ЯМ должна выполнять следующие функции:

-   сбор и хранение информации о ЯМ, поступающих на хранение в хранилище свежего топлива;

-   формирование, регистрация и ведение учетных и отчетных документов;

-   контроль за перемещением ЯМ;

-   контроль доступа к ЯМ и защита данных;

-   инвентаризация имеющихся в наличии ЯМ;

-   предотвращение потерь, несанкционированного использования и хищения ЯМ;

-   предоставление Федеральным органам исполнительной власти информации о наличии и перемещении ЯМ.

К ядерным материалам, подлежащим учету в хранилище ОЯТ относятся:

-   уран-235.

Ядерные материалы находятся в ТВС и пеналах с твэлами исследованных ТВС, каждая из которых имеет идентификационный номер и является учетной единицей.

На заводе осуществляется своевременная постановка на учет и снятие с учета ЯМ на основании первичных учетных документов в соответствии с требованиями НП-030-12.

2.1.2 Схема движения ЯМ в ЗБМ

Граница ЗБМ показана на объекте следующим образом:

С завода-поставщика свежие сборки доставляются на АЭС по железной дороге, вагоны поочередно размещаются в транспортных коридорах (3), и контейнеры загружаются в узлы свежего топлива кран-балкой УСТ прямо из вагонов (2), затем свежие ТВС загружаются в реактор № 1 или №2(1,5) После загрузки свежего топлива происходит выгрузка отработавших ТВС и отправляется в БВ (4). После трехлетней выдержки отработавших TВC в бассейне, производится их отправка на завод регенерации топлива. в транспортном упаковочном комплекте по железной дороге. Схема движения ЯМ в ЗБМ показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема движения ЯМ в ЗБМ

2.1.3 Анализ уязвимости ядерного объекта

Основной целью проведения анализа уязвимости на данном объекте является моделирование правонарушений с учетом технологического процесса на нем, выделение и категорирование внутренних и особо важных зон, оценка показателей уязвимости, как отдельных зон, так и объекта в целом, определение слабых мест и недостатков в комплексной системе безопасности.

2.1.4 Категорирование ядерного объекта

На данном объекте было проведено категорирование предметов физической защиты, в качестве критериев были рассмотрены:

–       категория ЯМ-2;

-       НСД - II категория;

-       секретность - совершенно секретно;

Здания и сооружения АЭС относится к следующей категорией дифференцированных режимов доступа и поведения в них персонала и посетителей:

−       категория Б - помещения, где расположено технологическое оборудование, системы и приборы, нарушение функционирования которых или разрушение ведут к длительному выводу защищаемого объекта из строя и возможному локальному радиоактивному заражению;

Территория станции подразделяется на следующие зоны дифференцированных режимов охраны:

−       расположение зон: внутренняя зона, особо важная зона;

−       категория ЯО: категория II.

Категорирование охраняемого объекта проводится для необходимости обеспечения физической защиты.

Все вспомогательные производственные помещения, нарушение работы оборудования которых не создает угрозы безопасности АЭС, а также административные здания, хозяйственные постройки, помещения общественных организаций, медицинского и бытового обслуживания персонала являются не категорированными.

2.1.5 Модель нарушителя и сценарий осуществления диверсии

Необходимость использования моделей нарушителя на объекте во многом определяется категорией (типом) нарушителей, которые могут воздействовать на охраняемый объект.

Основная задача нарушителя в рассматриваемом аспекте состоит в скрытном преодолении средств технической укрепленности и «обходе» сигнализации для получения несанкционированного доступа на объект. Поэтому основной целью системы является противостояние угрозе проникновения нарушителя и его действиям по отношению к объекту и самой системе охранной сигнализации. Важным при концептуальном проектировании является моделирование нарушителя и создаваемых им угроз. Модель угроз представляет собой перечень возможных способов достижения цели нарушителя, сценариев наиболее вероятных его действий при несанкционированных проникновений.

В данной работе принятой угрозой является преднамеренное действие в отношении ядерных материалов, а именно подрыв хранилища свежих ТВС. Модель нарушителя можно представить следующим образом:

-   типы (категории) нарушителей: внешний нарушитель второго типа в сговоре с внутренним нарушителем второго типа (диверсионная группа в составе 4-х человек);

-   цели: диверсия;

-   мотивация: антиядерный экстремизм;

-   количество нарушителей: 5 человек;

-   транспортное средство - грузовой автомобиль, оснащение, вооружение, инструменты, принадлежности: огнестрельное оружие, холодное оружие, взрывчатка;

-   уровень осведомленности о ЯО: общий уровень осведомленности об СФЗ, основанный на ее визуальном изучении, и высокий - о расположении ПФЗ на территории ЯО;

-   уровень технической квалификации и подготовленности: высокий уровень подготовки к преодолению физических барьеров, сигнально-заградительных и сигнализационных рубежей;

-   тактика действий: смешанная-скрытая и насильственная.

Схема действий нарушителей представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема совершения НСД

Диверсионная группа работает по следующей схеме:

-       проникновение на территорию объекта в составе рабочей бригады на транспортном средстве через АКПП в ЗЗ

-       внутренний нарушитель(охранник) пропускает внешних нарушителей на территорию ядерного объекта без осуществления положенного досмотра. (возможность провоза взрывчатых веществ, спец средств для реализации диверсии )

-       далее группа нарушителей с помощью спец средств через ждкпп и шлюз в ОВЗ попадает в транспортный коридор.

-       далее в пункт хранения свежего топлива, где и осуществляет минирование и подрыв.

2.2 Выбор спектрометрического оборудования для измерений излучения образца

.2.1 Детекторы ионизирующих излучений

Существует большое разнообразие детекторов ионизирующего излучения (ИИ) отличающихся по самым разнообразным признакам. В соответствии с этими признаками детекторы классифицируют на разные классы. Наиболее универсальными и общепринятыми являются классификации по скорости получения и обработки информации, а также по принципу действия (детектирования). По скорости получения и обработки информации все детекторы делят на 2 класса:

-       детекторы немедленного действия;

-       детекторы замедленного (пролонгированного) действия.

Первый класс детекторов характеризуется практически мгновенным получением и обработкой сигналов в виде импульсов электрического тока или напряжения на выходе. Полученные импульсы можно формировать, усиливать, передавать на большие расстояния без искажений, анализировать с целью получения полезных данных, представлять в удобной для исследования форме, то есть в виде таблиц, графиков, и так далее. Современные электронные средства позволяют эффективно и оперативно обрабатывать сигнал для получения нужной информации в реальном масштабе времени.

Второй класс детекторов имеет существенную задержку при получении и обработке информации об измеряемых характеристиках поля ионизирующего излучения. К этому классу относятся детекторы прямого заряда и разряда; термо, фото- хемо- и другие люминесцентные детекторы пролонгированного действия; трековые детекторы и другие. Воздействие ионизирующего излучения на них приводит к изменениям, которые регистрируются не вовремя, а после облучения.

По принципу действия детекторы подразделяются на газовые счетчики, сцинтилляционные детекторы, полупроводниковые детекторы.

2.2.2 Сцинтилляционные детекторы

Чувствительный объем сцинтилляционного детектора представляет собой люминесцентный материал (твердый, жидкий или газообразный), который "осматривается" прибором, регистрирующим вспышки света, вызванные гамма-квантами; обычно это фотоэлектрический умножитель.

Сцинтиллирующий материал может быть органическим или неорганическим. Примерами органических сцинтилляторов являются антрацен, пластмассы и жидкости. Два последних являются менее эффективными, чем антрацен. Основными из сцинтилляционных материалов являются йодид натрия (NaI), йодид цезия (CsI), сульфид цинка (ZnS) и йодид лития (LiI).

Когда гамма-кванты взаимодействуют с материалом сцинтиллятора, возникают ионизированные (возбужденные) атомы в материале сцинтиллятора, которые затем переходят в состояние с более низкой энергией и испускают фотоны света. В чистом неорганическом кристалле сцинтиллятора возвращение атома в состояние с более низкой энергией с испусканием фотона является малоэффективным процессом. С целью увеличения испускания видимых фотонов ко всем сцинтилляторам добавляются небольшие количества примесей, называемых активаторами. Типичным примером активированного сцинтиллятора, встречающимся в гамма-измерениях, является легированный таллием йодид натрия NaI(Tl).

Сцинтилляционный свет испускается изотропно, поэтому для минимизации потерь света сцинтиллятор обычно окружается отражающим материалом, таким, как MgO и затем оптически соединяется с фотокатодом ФЭУ. Фотоны сцинтилляции попадают на фотокатод и высвобождают электроны посредством фотоэлектрического эффекта. Эти фотоэлектроны затем ускоряются сильным электрическим полем в ФЭУ. По мере того как фотоэлектроны ускоряются, они сталкиваются с электродами в трубке (называемыми динодами), высвобождая дополнительные электроны. Затем этот возросший поток электронов снова ускоряется до столкновения с последующими электродами, вызывая сильное умножение (с коэффициентом 104 и более) электронного потока от его первоначального значения на поверхности фотокатода. Наконец, усиленный зарядовый импульс прибывает на выходной электрод (анод) трубки. Амплитуда этого импульса пропорциональна первоначальному количеству заряда, освобожденного на фотокатоде ФЭУ; постоянная пропорциональности представляет собой коэффициент усиления ФЭУ [14].

2.2.3 Гамма-спектрометрическая система

Гамма-спектрометрические системы могут быть разделены на два класса в соответствии с типом используемого анализатора: одноканального анализатора (ОКА) или многоканального анализатора (МКА). На рисунке 3 показана блок-схема многоканального анализатора. Система начинается с детектора, в котором взаимодействие гамма-излучения с веществом приводит к образованию слабого электрического сигнала, пропорционального потерянной энергии.

Рисунок 3 - Блок-схема гамма-спектрометрической системы на базе многоканального анализатора для сложных случаев НРА.

Высоковольтный источник напряжения смещения предназначен для создания электрического поля, в котором собирается заряд, образованный при взаимодействии гамма-излучения в детекторе. Источник напряжения смещения не является составляющей системы, через которую проходит сигнал, но необходим для работы детектора. Источник напряжения смещения для германиевых и кремниевых детекторов обычно обеспечивает до 5 кВ и 100 мкА.

Предусилитель предназначен для преобразования импульса тока в импульс напряжения, амплитуда которого пропорциональна энергии, потерянной гамма-излучением в процессе взаимодействия с детектором. Для того чтобы получить максимальное отношение сигнал/шум и сохранить информацию относительно энергии гамма-излучения, предусилитель следует помещать как можно ближе к детектору. Близость предусилителя минимизирует емкость на входе предусилителя, уменьшая этим уровень выходного шума. Усилитель и предусилитель могут быть разнесены друг от друга на расстояние в несколько сотен метров.

После предусилителя импульсы от гамма-излучения усиливаются и формируются так, чтобы удовлетворить требованиям анализатора амплитуд импульсов, который располагается за основным усилителем. Основной усилитель получает импульс низкого напряжения от предусилителя и усиливает его в линейном диапазоне напряжений, который для большинства усилителей находится в диапазоне от 0 до 10 В. В линейном диапазоне все входные импульсы усиливаются с одним и тем же коэффициентом. Максимальное выходное напряжение или напряжение насыщения большинства усилителей приблизительно равно 12 В. Коэффициент усиления может быть установлен в широком диапазоне, как правило, от 10 до 5000 В.

Многоканальный анализатор функции, которые на рисунке 4 представлены внутри пунктирной линии, обычно выполняются многоканальным анализатором (МКА), действующим по принципу амплитудно-импульсного анализа. Термины многоканальный анализатор и амплитудно-импульсный анализатор часто взаимозаменяемы. МКА может работать в нескольких режимах, включая анализ амплитуды импульсов, выбор уровней напряжения и многоканальное масштабирование. Он сортирует и накапливает импульсы от зарегистрированных гамма-квантов, поступающие от основного усилителя, для построения цифрового и визуального представления амплитудно-импульсного спектра, полученного с помощью детектора.