Avaliação do ambiente de radiação do ITER durante o remoto

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 3544 (2023) Citar este artigo

1087 Acessos

10 Altmétrica

Detalhes das métricas

Durante a vida operacional do ITER, um barril de controle remoto será usado para transferir os componentes do navio para a célula quente para fins de manutenção, armazenamento e descomissionamento. Devido à distribuição das penetrações para alocação do sistema na instalação, o campo de radiação de cada operação de transferência apresenta uma alta variabilidade espacial; todas as operações devem ser estudadas de forma independente para proteção dos trabalhadores e eletrônicos. Neste artigo, apresentamos uma abordagem totalmente representativa para descrever o ambiente de radiação durante o cenário completo de manuseio remoto de componentes In-Vessel nas instalações do ITER. O impacto de todas as fontes de radiação relevantes durante diferentes estágios da operação é abordado. As estruturas construídas e os projetos de linha de base de 2020 são considerados para produzir o modelo neutrônico mais detalhado do Complexo Tokamak, a estrutura civil de 400.000 toneladas que hospeda o tokamak, até o momento. Os novos recursos do código D1SUNED permitiram calcular a dose integral, a taxa de dose e o fluxo de nêutrons induzido por fótons de fontes de radiação móveis e estáticas. Os intervalos de tempo são incluídos nas simulações para calcular a taxa de dose causada pelos componentes In-Vessel em todas as posições ao longo da transferência. A evolução temporal da taxa de dose é construída em formato de vídeo com resolução de 1 m, especialmente útil para identificação de pontos quentes.

O ITER, o projeto de ponta em energia de fusão, visa demonstrar a viabilidade da fusão nuclear como fonte de energia confiável em larga escala. Durante sua operação de pulso de 500 MW, cerca de 1,77·1020 nêutrons de 14,1 MeV serão produzidos a cada segundo, produto das reações de fusão deutério-trítio. O intenso campo de nêutrons irá interagir com os materiais próximos (principalmente os componentes do interior da embarcação), transmutando-os e ativando-os. Esses componentes ativados envolvem uma fonte de radiação gama secundária e retardada, que pode ser radiologicamente insignificante em comparação com os nêutrons do plasma durante a operação da máquina, mas que se torna a principal fonte de radiação na instalação durante o desligamento da máquina.

Durante a vida operacional do ITER, prevê-se a necessidade de tarefas de manutenção, armazenamento e desmantelamento de componentes In-Vessel, a realizar no Complexo Hot Cell. Os 440 primeiros painéis de parede, os 54 cassetes do desviador e todos os plugues das portas, entre outros itens (mostrado na Fig. 1), serão objeto de tais tarefas. Mas primeiro, esses componentes precisarão ser transferidos para a Célula Quente do Complexo Tokamak. Um barril de controle remoto será usado para esse fim devido à alta ativação. A operação de transferência compreende várias etapas, como a remoção do tampão bioshield, o carregamento do componente no barril, a abertura da porta da cela e a própria transferência. Consequentemente, são esperadas alterações no campo de radiação, uma vez que as geometrias da fonte e da blindagem mudam na instalação durante essas operações. A avaliação do campo de radiação é necessária para verificar o cumprimento do zoneamento radiológico para proteção do trabalhador e para subsidiar programas de qualificação de eletroeletrônicos, se necessário.

Seção transversal do tokamak ITER. Os componentes do navio que são transferidos remotamente são mostrados e suas localizações dentro do tokamak são destacadas. Os 3 níveis do tokamak são exibidos.

Trabalhos anteriores abordaram esta questão1, no entanto, novos esforços são necessários devido (i) à necessidade de seguir uma abordagem exaustiva em relação às fontes de radiação e operações em cascos, (ii) à constante evolução dos projetos de edifícios e componentes e (iii) à melhoria de códigos e metodologias.

A capacidade metodológica de computar mapas de radiação devido a fontes de radiação em movimento foi comprovada por trabalhos anteriores1. No entanto, o cenário de manuseio remoto de componentes In-Vessel não pôde ser completamente representado devido aos seguintes motivos: