Generation of MeV -energy protons in WWER reactor core

Abstract

The spectrum of fast protons, generated by fast neutrons of WWER-1000 reactor core in water, has been calculated using the Monte Carlo method. The main mechanism of fast proton generation in the moderator is found to be elastic scattering of fast neutrons on hydrogen nuclei. Fast protons with mean energy 1 MeV flow towards the surface of cladding material at flux density 0.1 µA/cm2 . The process of hydrogen implantation into zirconium cladding is discussed in the article. Proton range distribution profile in cladding material is calculated. The role of this mechanism in the hydrogenation of zirconium under reactor irradiation is discussed.

Методом Монте-Карло розраховано спектр швидких протонiв, що порушуються швидкими нейтрона- ми у водi активної зони ректора ВВЕР-1000. Основним механiзмом утворення швидких протонiв у сповiльнювачi є пружне розсiювання швидких нейтронiв на ядрах атомiв водню. Показано, що при номiнальнiй потужностi реактора потiк швидких протонiв на оболонку твела становить величину по- рядку 0, 1 мкА/см2 , середня енергiя протонiв 1 МеВ, а максимальна енергiя досягає 10 МеВ. Розглянуто процес iмплантацiї водню в цирконiєву оболонку твела. Розраховано профiль пробiгiв протонiв по тов- щинi оболонки. Обговорюється роль розглянутого явища в процесах наводнення цирконiєвої оболонки твелiв у водi при реакторному опромiненнi.

Методом Монте-Карло рассчитан спектр быстрых протонов, возбуждаемых в воде быстрыми нейтро- нами активной зоны реактора ВВЭР-1000. Основным механизмом образования быстрых протонов в замедлителе является упругое рассеяние быстрых нейтронов на ядрах атомов водорода. Показано, что при номинальной мощности реактора поток быстрых протонов на оболочку твэла составляет величину порядка 0, 1 мкА/см2 , средняя энергия протонов составляет 1 МэВ, а максимальная энергия достигает 10 МэВ. Рассмотрен процесс имплантации водорода в циркониевую оболочку твэла. Рассчитан профиль пробегов протонов по толщине оболочки. Обсуждается роль рассмотренного явления в процессах на- водораживания циркониевой оболочки твэлов в воде при реакторном облучении.