SUBCRITICALITY ANALYSIS IN SNF CONTAINERS OF THE BN-350 REACTOR

The relevance of this research is associated with the need to analyze subcriticality under all regulated and accidental storage scenarios during the long-term storage of spent nuclear fuel (SNF) from the BN-350 reactor. Although all necessary calculations and studies were performed during the development and design of the storage facility, updated calculations are required to confirm the safe storage of BN-350 SNF as a real and aging facility. The objective of this work was to assess container storage from the standpoint of nuclear safety, ensuring guaranteed subcriticality under certain accident conditions The results of the storage cask system (SCS) containing eight fuel canisters show that when the SCS with SNF is in either mechanically intact or damaged condition, and even when surrounded by a group of SCS units, the effective multiplication factor k_eff changes insignificantly. However, it begins to increase when water appears in the calculated configurations. The most critical situation occurs when a steam–water mixture forms in the cavities of the container and canisters, which may occur due to degradation of protective barriers

1. Обращение с радиоактивными отходами перед захоронением. Серия норм безопасности МАГАТЭ, №GSR Part 5 – Вена: МАГАТЭ, 2010.

2. Руководство по вариантам и системам хранения отработавшего топлива. – Вена: МАГАТЭ, 2025

3. Безопасность установок ядерного топливного цикла: конкретные требования безопасности. Серия норм безопасности МАГАТЭ № SSR-4. – Вена: МАГАТЭ, 2017.

4. Оценка безопасности установок и деятельности, Серия норм безопасности МАГАТЭ, № GSR Part 4 (Rev. 1), – Вена: МАГАТЭ, 2016.

5. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, IAEA Nuclear Safety and Security Glossary, Non-serial Publications, IAEA, Vienna (2022).

6. LIN Rushan, ZHONG Zhenya. Progress and Development Thinking of Dry Reprocessing Technology for Spent Nuclear Fuel from Fast Reactor[J]. Atomic Energy Science and Technology, 2025, 59(S1): 41-53. DOI: 10.7538/yzk.2025.youxian.0055

7. Wainwright, Haruko & Christiaen, Chloe & Atz, Milos & Tchakerian, John & Yu, Jiankai & Ridley, Gavin & Shirvan, Koroush. (2024). Cross-disciplinary Reactor-toRepository Framework for Evaluating Spent Nuclear Fuel from Advanced Reactors. DOI: 10.21203/rs.3.rs-4579349/v1.

8. Finland will soon bury nuclear waste in a geological tomb that’s built to last for 100,000 years. Sam Meredith https://www.cnbc.com/2024/08/29/onkalo-finland-to-bury-nucle- ar-waste-in-worlds-first-geological-tomb.html.

9. О выводе из эксплуатации реактора БН-350 в городе Актау Мангыстауской области Постановление Правительства Республики Казахстан от 22 апреля 1999 года № 456

10. Тур Е.С., Айсабеков А.Ж. Перевозка восьмиместного транспортно-упаковочного комплекта содержащего отработавшее ядерное топливо РУ БН-350 с точки зрения ядерной безопасности. Вестник НЯЦ РК. 2003;(4):94-98.

11. Mukhamedov, N.; Toleubekov, K.; Vityuk, G.; Bekmuldin, M.; Dolzhikov, S. Decommissioning of the BN-350 Fast Neutron Reactor: History Review and Current Status. Energies 2025, 18, 3486. https://doi.org/10.3390/en18133486 https://www.mdpi.com/1996-1073/18/13/3486?utm

12. Политика и стратегии обращения с радиоактивными отходами. Серия изданий МАГАТЭ по ядерной энергии № NW-G-1.1. – Вена: МАГАТЭ, 2012.

13. Обращение с отработавшим топливом реактора БН-350. Анализ и обоснование безопасности на этапе упаковки. Заключительный отчет. Том 1, 2, НЯЦ РК, 2001 г.

14. Dry Cask Storage https://www.nrc.gov/waste/spent-fuel-storage/dry-cask-storage

15. GAO-21-603 Commercial Spent Nuclear Fuel

16. Кривицкий П.Е., Мустафина Е.В., Прозорова И.В., Прозоров А.А., Чернов А.А. Оценка состояния ОЯТ реактора БН-350 в режиме долговременного хранения. Вестник НЯЦ РК. 2020;(2):167-170. https://doi. org/10.52676/1729-7885-2020-2-167-170

17. J. A. Kulesza, T. R. Adams, J. C. Armstrong, S. R. Bolding, F. B. Brown и др. MCNP® Code Version 6.3.1 Theory & User Manual. Los Alamos National Laboratory Technical Report LA-UR-24-24602, Rev. 1. Los Alamos, NM, USA. May 2024

18. Colvin J. Josey, R. Arthur Forster III, Fred B. Brown и др. The MCNP 6 code: A decade of progress, EPJ Nuclear Sciences and Technologies (2025). DOI: 10.1051/epjn/2025003.

19. ПБЯ-06-00-96. Основные отраслевые правила ядерной безопасности при использовании, переработке, хранении и транспортировании ядерноопасных делящихся материалов: введ. приказом Министра от 14 декабря 1996 года №737

20. А.А. Александров, Б.А. Григорьев. «Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара». Справочник. Москва, «МЭИ», 1999.

21. F. B. Brown. Fundamentals of Monte Carlo Particle Transport. Los Alamos National Laboratory Presentation LA-UR-05-4983. Los Alamos, NM, USA. 2005.

22. Технический регламент «Ядерная и радиационная безопасность» (утвержден постановлением Правительства РК № 58 от 20 февраля 2017).

23. НП-061-05 «Правила безопасности при хранении и транспортировании ядерного топлива на объектах использования атомной энергии»