GB 15146.2-2008

GB 15146.2-2008
Nuclear criticality safety for fissile materials outside reactors.Part 2: Basic technical practices and subcritical limits for handling, processing and operations with fissile materials
ICS ２７．１２０．３０
F０９
中华人民共和国国家标准
GB １５１４６．２-２００８
代替GB １５１４６．２-１９９４
反应堆外易裂变材料的核临界安全
第２部分：易裂变材料操作、加工、处理
的基本技术规则与次临界限值
２００８-０９-１９发布
２００９-０８-０１实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅲ
１　范围 １
２　规范性引用文件 １
３　术语和定义 １
４　基本技术规则 ２
５　计算方法的确认 ３
６　易裂变核素的单参数限值 ４
７　多参数控制 ５
附录Ａ（资料性附录）　可能造成工艺条件变化的典型事件 １４
附录Ｂ（资料性附录）　计算方法确认示例 １５
附录Ｃ（资料性附录）　关于计算方法的讨论 １８
参考文献 ２０
GB １５１４６．２-２００８
前言
本部分的全部技术内容为强制性。
GB １５１４６《反应堆外易裂变材料的核临界安全》迄今已经发布了下列１１个部分：
---GB １５１４６．１　第１部分：核临界安全行政管理规定（代替GB １５１４６．１-１９９４）
---GB １５１４６．２　第２部分：易裂变材料操作、加工、处理的基本技术规则与次临界限值（代替GB １５１４６．２-１９９４）
---GB １５１４６．３　第３部分：易裂变材料贮存的核临界安全要求（代替GB １５１４６．３-１９９４）
---GB １５１４６．４　含易裂变物质水溶液的钢质管道交接的核临界安全准则
---GB １５１４６．５　钚-天然铀混合物的核临界控制准则和次临界限值
---GB/T １５１４６．６　硼硅酸盐玻璃拉希环及其应用准则
---GB １５１４６．７　次临界中子增殖就地测量安全规定
---GB １５１４６．８　第８部分：堆外操作、贮存、运输轻水堆燃料单元的核临界安全准则（代替GB １５１４６．８-１９９４）
---GB １５１４６．９　核临界事故探测与报警系统的性能及检验要求
---GB １５１４６．１０　固定中子吸收体的应用安全要求
---GB/T １５１４６．１１　基于限制和控制慢化剂的核临界安全
本部分为GB １５１４６的第２部分。
本部分代替GB １５１４６．２-１９９４《反应堆外易裂变材料的核临界安全　易裂变材料操作、加工、处理的基本技术准则与次临界限值》。
本部分与GB １５１４６．２-１９９４相比主要变化如下：
---增加了前言和附录Ｃ（资料性附录）；
---将“计算方法的验证”（１９９４版）改为“计算方法的确认”（本版第５章），并增加了一般要求；
---将２３３Ｕ的次临界限量列入本版第６章；
---对助动词“必须”改为“应当”、“宜”或“可以”。
本部分的附录Ａ、附录Ｂ和附录Ｃ为资料性附录。
本部分由全国核能标准化技术委员会提出。
本部分由全国核能标准化技术委员会归口。
本部分起草单位：核工业标准化研究所、中国原子能科学研究院、中国工程物理研究院。
本部分主要起草人：禚凤官、朱庆福、乔录成。
本部分于１９９４年首次发布。
GB １５１４６．２-２００８
反应堆外易裂变材料的核临界安全
第２部分：易裂变材料操作、加工、处理
的基本技术规则与次临界限值
１　范围
GB １５１４６的本部分规定了反应堆外易裂变材料操作、加工、处理的基本技术规则和一些几何形状简单的易裂变材料单体的次临界限值，并对确立核临界安全评价用计算方法的有效性和适用范围提出了要求。有关核临界安全行政管理的基本要求见GB １５１４６．１。
本部分适用于反应堆外易裂变材料的操作、加工和处理。
本部分不适用于受控条件下易裂变材料的装配操作（如临界实验）。
２　规范性引用文件
下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB １５１４６．５　反应堆外易裂变材料的核临界安全　钚-天然铀混合物的核临界控制准则和次临界限值
３　术语和定义
下列术语和定义适用于GB １５１４６的本部分。
３．１
物理上，是某一时间间隔内所产生的中子总数（不包括强度不是裂变率函数的中子源所产生的中子）与同一时间间隔内因吸收和泄漏而损失的中子总数之比。
３．２
意外发生的自持或发散的中子链式反应所造成的能量释放事件。
３．３
预防临界事故和减轻临界事故的后果，其中首要的是防止此类事故发生。
３．４
使其数值保持在规定的限制范围内的参数。
３．５
为受控参数规定的能使系统在规定条件下肯定处于次临界状态的限制性数值。这种参数限值含有为导出它时所用计算结果和实验数据的不确定度所留的裕量，但未包括应对偶然事件（如双批投料、样品分析结果不正确等）所需要的裕量。
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３．６
垂直投影在平面单位面积上的易裂变材料的总质量。对于无限大均一平板，面密度等于平板的厚度与该平板内易裂变材料密度的乘积。
３．７
提供计算结果的计算程序，包括数学方程、近似、假设、有关数值参数（如截面数据）等。
３．８
计算方法的计算结果与实验数据之间系统性差异的一种量度。
３．９
对计算结果的准确度与精密度和实验数据的不确定度两者的一种量度。
３．１０
材料组分、几何布置、中子能谱和其他有关参数（如非均匀度、泄漏、相互作用、吸收等）等的限定范围，在这个（或这些）范围内计算方法的偏倚业已确定。
４　基本技术规则
４．１　一般要求
系统的有效增殖因子（犽ｅｆｆ）依赖于易裂变材料和所有其他有关材料的质量、分布和核特性。
应当将系统的一个或者多个参数控制在次临界限值以内，并为应对工艺偶然事件留出次临界度裕量，来实现核临界安全。可以采用下列手段对系统的参数进行控制：
ａ）　实体限制，例如，将溶液限制在直径不大于规定值的圆柱形容器内；
ｂ）　测控设备，例如，利用能测量浓度和防止易裂变核素在化学系统中聚集的设备，使易裂变核素的浓度保持在规定值以下；
ｃ）　化学手段，例如，防止能引起沉淀的条件出现，使水溶液保持其特有的浓度特征；
ｄ）　固有或可信的事件进程，例如，依靠工艺过程的固有特性，使铀氧化物的密度始终小于理论密度的某一规定份额；
ｅ）　行政管理程序，例如，要求所操作的易裂变材料的质量不超过张贴的限值；
ｆ）　其他手段。
４．２　受控参数
应当明确规定所有受控参数及其限值。应当清楚地了解这些参数的变化对系统犽ｅｆｆ的影响。
４．３　双偶然事件原则
工艺设计宜含有足够大的安全系数，使得在各种有关工艺条件中至少需要一并发生两种不大可能的、独立的改变，才可能导致临界事故。
４．４　几何控制
只要可能，则宜依靠限制设备几何尺寸的设计而不是行政管理措施来实施临界控制。设计设备的几何尺寸时，可以充分利用工艺材料和设备的核特性。应当在开始运行操作之前核实所有赖以实施临界控制的几何尺寸和核特性，并应当采取适当措施使它们得以保持。
４．５　中子吸收剂的应用
可以采用将中子吸收材料（如镉和硼）加入工艺材料或设备或者两者之中的手段来实施临界控制。
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应当采取适当措施使所加入的中子吸收材料持续保持其预期的分布和浓度。使用中子吸收剂的溶液时，尤其应当采取有效的控制措施。
４．６　次临界限值的确定
只要有合适的实验数据，则应当以实验数据为依据来建立次临界限值，并应当考虑所用数据的不确定度留有适当的裕量。在没有可以直接利用的实验测量数据的情况下，可以由计算结果导出次临界限值，但所用的计算方法应当是按照第５章的规定通过与实验数据的比较证明为有效的。
５　计算方法的确认
５．１　一般要求
有许多计算方法适于确定系统的次临界状态。它们的依据与形式多种多样，对于核临界安全领域广大范围的各种不同情况其适用价值亦不相同，因此，对于用于核临界安全评价的计算方法，无论其依据与形式如何，均应首先遵照本章的规定确立其对被评价系统的有效性及适用范围。
５．２　偏倚的确定１）
１）　无实验数据可以利用时，不可能确定计算方法的偏倚，因而不可能满足５．２的要求。通过与其他计算方法计
算结果的比较来进行计算方法的确认是不可以接受的。
应当确定计算方法的偏倚，偏倚的确定应通过建立临界实验数据与相应实验系统计算结果之间的相关关系来进行（参见附录Ｂ）。通常，宜利用临界状态下实验系统的犽ｅｆｆ计算值来表示计算结果与实验结果之间的相关关系，这种情况下，偏倚就是犽ｅｆｆ的计算值相对于１的偏差。
也可以利用其他物理状态和参数，来建立实验数据与相应实验系统计算结果之间的相关关系，确定计算方法的偏倚。
应利用偏倚使计算方法在其适用范围内规范化，使得可在偏倚不确定度的限制范围内预示临界条件。偏倚及其不确定度通常不是常数，二者都可能是组分和其他变量的函数。
５．３　偏倚的趋向与适用范围的扩展
可以将计算方法的适用范围扩展至实验条件以外的区域，前提是利用实验条件范围内偏倚的趋向业已确定了那个区域内的偏倚。扩展的区域范围较大时，宜辅以其他计算方法，使扩展区域内偏倚（尤其是偏倚的不确定度）的估计更为可靠，并证明计算结果的一致性。
５．４　偏倚的不确定度与次临界度裕量
偏倚的不确定度应当涵盖相应于下述不确定度的犽ｅｆｆ（或其他相关参数）的扣除量，这些不确定度包括实验条件的不确定度、计算方法的准确度与精密度不足、适用范围的扩展所引入的不确定度等。
确定了相应于计算方法准确度与精密度和相应于偏倚及不确定度的扣除量之后，应当对犽ｅｆｆ（或其他相关参数）施以适当的次临界度裕量；该裕量应足够大，以确保用该方法所计算的情况在实际上肯定是次临界的；与偏倚及其不确定度一样，该裕量也可能随组分及其他变量变化（参见附录Ｂ和附录Ｃ）。
５．５　计算机程序的校验
计算方法中包含计算机程序时，应当进行校验，以证实数学运算是按预期要求进行的。对计算机程序做了修改，应当重新进行校验。
５．６　核特性参数
计算方法中所用的核特性参数（如截面数据）宜与其实验测量结果相一致。