俄核动力巡航导弹剂量空间分布研究

发布时间：2021-08-30 00:42

　　俄核动力巡航导弹消息发布后,其飞行期间放射性影响是关注的重点问题之一。俄方技术资料公布较少,依据美国核动力导弹TORYⅡ-C地面试验的测试数据,核动力发动机近距离处辐射剂量率很高;但是短时间的运行后,对试验场外环境的影响可以忽略。对于俄核动力巡航导弹飞行过程中反应堆中子、光子直接辐射的影响与空气活化的影响,可以设置合理的评估指标,依据GB 18871—2002建立分析方法进行计算评估。结果表明,空气活化产物的有效剂量贡献相对于中子、光子直接辐射的有效剂量贡献几乎可以忽略。对于推算的以5MW反应堆为动力的俄巡航导弹,如果不考虑燃料裂变产物的泄漏,导弹从空中飞行一次形成的有效剂量,在与其飞行轨迹法向距离大于80m的范围,将低于GB 18871—2002中50mSv的工作人员年剂量限值。 

【文章来源】：核科学与工程. 2020,40(04)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【图文】：

导弹飞行过程对其飞行轨迹法向距离r处某点形成的剂量计算示意图

利用MCNP程序对反应堆建模计算，堆芯结构模型图如图2所示。堆芯活性区外为堆容器与10cm反射层，模型中未考虑发动机及导弹外壳等结构，这样得到的外部剂量计算结果相对保守。计算时为保证外部空间计算结果的准确性，MCNP模拟堆芯临界源中子数40 000（中子/代）×1 500（代）=6×107中子，并使用几何分裂与轮盘赌的减方差技巧，确保堆芯远距离处计算结果统计误差小于5%。计算得到反应堆堆芯内外的中子注量率分布如图3所示。根据式（2），计算得到的中子、光子直接辐射剂量贡献随与导弹飞行轨迹法向距离r的分布如图4所示。4.2 空气活化产物有效剂量贡献

根据巡航导弹发动机进出口温度压力等条件，通过理想气体状态方程即可估算得到反应堆内部空气核子密度，然后采用MCNP程序计算得到反应堆内部冷却空气活化产物的产生速率。堆外空间空气的活化产物产率同样可以采用MCNP直接计算得到。计算结果如表3所示。由于反应堆内部空间较小，空气量较少，活化产物的产生速率与堆外空间相比几乎可以忽略，在计算导弹飞行轨迹法向距离r处位置的有效剂量时，是否叠加堆内空气的活化影响不大。图4 反应堆随导弹飞行过程中形成的中子、光子直接辐射剂量分布


本文编号：3371707