1、DEUTSCHE NORM September 2000Kritikalit tssicherheit bei der Verarbeitungund Handhabung von KernbrennstoffenTeil 5: Kritikalit tsdaten f rPlutonium 239-Dioxid-Leichtwasser-MischungenD25403-5ICS 27.120.30Criticality safety in processing and handling of fissilematerials Part 5: Criticality data for plu
2、tonium 239dioxide light-water-mixturesSret-criticit lors du traitement et du maniement decombustibles nuclaires Partie 5: Donnes decriticit pour les mlanges de bioxyde de plutonium 239et d eau lgreErsatz f rDIN V 25403-5:1995-08InhaltSeiteVorwort . 11 Anwendungsbereich . 22 Normative Verweisungen 23
3、 Definitionen . 24KritischeWerte 24.1 Allgemeines 24.2 Kritische Werte f r homogene Plutonium-Dioxid-Leichtwasser-Mischungen in Abh ngigkeit von derPlutonium-Massenkonzentration . 34.3 Kleinste kritische Werte f r Plutonium 239-Dioxid undhomogene Plutonium-Dioxid-Leichtwasser-Mischungen . . . . . .
4、. . . 105 Sichere Werte . 10VorwortDiese Norm wurde vom Fachbereich Kerntechnik, NMP 745 Kritikalit tssicherheit erstellt. Die Normenth lt grundlegende Daten zur Einhaltung der Kritikalit tssicherheit bei der Verarbeitung und Hand-habung von Kernbrennstoffen in Form von Plutonium 239-Dioxid-Leichtwa
5、sser-Mischungen.DIN 25403 Kritikalit tssicherheit bei der Verarbeitung und Handhabung von Kernbrennstoffen bestehtaus:Teil 1: Grunds tzeTeil 2: Kritikalit tsdaten f r Uran 235-Metall-Leichtwasser-MischungenTeil 3: Kritikalit tsdaten f r Plutonium 239-Metall-Leichtwasser-MischungenTeil 4: Kritikalit
6、tsdaten f r Urandioxid-Leichtwasser-MischungenTeil 5: Kritikalit tsdaten f r Plutonium 239-Dioxid-Leichtwasser-MischungenTeil 6: Kritikalit tsdaten f r Plutonium 239-Nitrat-Leichtwasser-MischungenTeil 7: Kritikalit tsdaten f r niedrig angereicherte Urandioxid-Stabgitter in WasserTeil 8: Kritikalit t
7、sdaten f r Uranylnitrat(100 % Uran 235)-Leichtwasser-MischungenFortsetzung Seite 2 bis 10Normenausschuss Materialpr fung (NMP) FB Kerntechnik im DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. DIN Deutsches Institut f r Normung e. V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise,nur mit Genehmigung des D
8、IN Deutsches Institut f r Normung e.V., Berlin, gestattet.Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinRef.-Nr. DIN 25403-5:2000-09Preisgr. 08 Vertr.-Nr. 0008nderungenGegen ber DIN V 25403-5:1995-08 wurden folgende nderungen vorgenommen:Tabellen und Bilder wurden berarbeitet.Fr here
9、 AusgabenDIN 25403-5: 1977-01DIN V 25403-5: 1995-06, 1995-081 AnwendungsbereichDie angegebenen Zahlenwerte und Kurven gelten f r isolierte Systeme aus homogen in Leichtwasser(H2O) verteiltem Plutonium-Dioxid (PuO2) mit den Massenanteilen 100 % Plutonium 239 und 95 % Pluto-nium 239/5 % Plutonium 240
10、bei maximaler Reflexion durch Leichtwasser. Maximale Reflexion wirderreicht durch eine mindestens 30 cm dicke Wasserschicht der Dichte 1 g=cm3, die der Rechnung zuGrunde liegt.Bei Reflektoren aus anderem Material (z. B. Beton) sind die angegebenen Zahlenwerte und Kurven nichtuneingeschr nkt anwendba
11、r.2 Normative VerweisungenDiese Norm enth lt durch datierte oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikatio-nen. Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationensind nachstehend aufgef hrt. Bei datierten Verweisungen geh ren sp tere
12、 nderungen oder berarbei-tungen dieser Publikationen nur zu dieser Norm, falls sie durch nderung oder berarbeitung eingear-beitet sind. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation.DIN 25401-2, Begriffe der Kerntechnik Reaktorauslegung.DIN 25403-1, Kritika
13、lit tssicherheit bei der Verarbeitung und Handhabung von Kernbrennstoffen Grunds tze.1 V. Strauch, K. H. Deutsch, W. Bernnat, J. Keinert, Aktualisierung der physikalisch/chemischenEigenschaften und der Kritikalit tsdaten bestimmter Spaltstoffe. SR 2010, Nukem GmbH, 63755Alzenau, September 1991.2 W.
14、Heinicke, H. Krug, W. Thomas, W. Weber, B. Gmal, Handbuch zur Kritikalit t, Gesellschaft f rReaktorsicherheit (GSR) mbH, 85748 Forschungsgel nde Garching, Dezember 1985.3 W. Bernnat, Kritikalit tsrechnungen f r homogene, wasserreflektierte Plutoniuml sungen f rDIN25403Teile3,5und6; Ver ffentlichung
15、des Forschungsinstituts f r Kerntechnik und Energie-wandlung e.V.; September 19971).3 DefinitionenF r die Anwendung dieser Norm gelten die Definitionen nach DIN 25401-2.4 Kritische Werte4.1 AllgemeinesDie im folgenden angegebenen Daten wurden 3 entnommen. Die f r die unterschiedlichen Plutonium-Mass
16、enkonzentrationen berechneten H=Pu-Atomzahlverh ltnisse basierten in 1 auf einer theoretischenDichte des PuO2von 11,46 g=cm3. Bei Anwendung dieser Norm sind die in DIN 25403-1 festgelegtenGrunds tze zu beachten.Seite 2DIN 25403-5:2000-091)Zu beziehen durch: Forschungsinstitut f r Kerntechnik und Ene
17、rgieumwandlung e.V. Stuttgart4.2 Kritische Werte f r homogene Plutonium-Dioxid-Leichtwasser-Mischungen inAbh ngigkeit von der Plutonium-MassenkonzentrationDie Abh ngigkeit der kritischen Werte f r homogene Plutonium-Dioxid-Leichtwasser-Mischungen vonder Plutonium-Massenkonzentration ist in den Tabel
18、len 1 und 2 und in Kurvenform in den Bildern 1 bis 4f r die beiden Massenanteile 100 % Plutonium 239 und 95 % Plutonium 239, 5 % Plutonium 240 darge-stellt. Die Anzahl der Dezimalstellen dient nur der Interpolation der Kurven in den Bildern 1 bis 5. DieZahlen sind die berechneten St tzstellen der Ku
19、rven in den Bildern 1 bis 5. Bild 5 zeigt den Zusammen-hang zwischen Plutonium-Massenkonzentration und dem H=Pu-Atomzahlverh ltnis.Seite 3DIN 25403-5:2000-09Tabelle 1 Kritische Werte f r homogene Plutonium-Dioxid-Leichtwasser-Mischungen(100 % Plutonium 239) in Abh ngigkeit von der Plutonium-Massenko
20、nzentrationPlutonium-Massen-konzentrationKugelvolumenPlutonium-KugelmasseZylinder-durchmesserSchichtdickeAtomzahl-verh ltnisg=cm3lkgcmcmH/Pu0,015 51,187 0,768 32,56 17,32 1 766,40,02 28,964 0,579 26,47 13,37 1 324,10,025 20,918 0,523 23,47 11,41 1 058,80,03 16,895 0,507 21,66 10,22 881,90,035 14,513
21、 0,508 20,45 9,41 755,50,04 12,956 0,518 19,58 8,83 660,80,045 11,862 0,534 18,92 8,38 587,00,05 11,056 0,553 18,41 8,03 528,10,065 9,562 0,622 17,38 7,31 405,60,08 8,746 0,700 16,76 6,87 329,10,10 8,109 0,811 16,24 6,48 262,70,15 7,352 1,103 15,58 5,96 174,30,20 7,003 1,401 15,25 5,69 130,00,30 6,6
22、46 1,994 14,89 5,39 85,80,50 6,171 3,085 14,43 5,05 50,40,70 5,839 4,087 14,12 4,83 35,31,00 5,359 5,359 13,65 4,55 23,92,00 4,257 8,514 12,51 3,89 10,63,00 3,553 10,658 11,69 3,45 6,25,00 2,567 12,833 10,33 2,76 2,77,00 1,905 13,333 9,23 2,28 1,29,00 1,388 12,490 8,22 1,93 0,310,11 1,151 11,636 7,7
23、0 1,780,0Seite 4DIN 25403-5:2000-09Tabelle 2 Kritische Werte f r homogenePlutonium-Dioxid(95 % Plutonium 239/5 % Plutonium 240)-Leichtwasser-Mischungenin Abh ngigkeit von der Plutonium-MassenkonzentrationPlutonium-Massen-konzentrationKugelvolumenPlutonium-KugelmasseZylinder-durchmesserSchichtdickeAt
24、omzahl-verh ltnisg=cm3lkgcmcmH/Pu0,015 66,662 1,000 35,77 19,36 1 766,70,02 36,028 0,721 28,64 14,74 1 324,40,025 25,626 0,641 25,27 12,53 1 059,00,03 20,592 0,618 23,28 11,22 882,10,035 17,681 0,619 21,98 10,35 755,70,04 15,813 0,633 21,06 9,73 660,90,045 14,527 0,654 20,38 9,26 587,20,05 13,600 0,
25、680 19,86 8,90 528,20,065 11,949 0,777 18,86 8,18 405,70,08 11,119 0,890 18,31 7,76 329,10,10 10,545 1,055 17,90 7,42 262,80,15 10,071 1,511 17,49 7,02 174,30,20 10,016 2,003 17,40 6,86 130,10,30 10,109 3,033 17,39 6,73 85,80,50 10,126 5,063 17,33 6,59 50,50,70 9,835 6,885 17,13 6,42 35,31,00 9,111
26、9,111 16,64 6,13 23,92,00 6,613 13,226 14,80 5,15 10,63,00 4,938 14,813 13,29 4,38 6,25,00 3,104 15,521 11,19 3,34 2,77,00 2,143 14,998 9,74 2,67 1,29,00 1,511 13,598 8,56 2,20 0,310,11 1,239 12,523 7,98 2,000,0Seite 5DIN 25403-5:2000-09Bild 1 Kritische Kugelmassen mkvon maximal wasserreflektierten
27、homogenenPlutonium-Dioxid-Leichtwasser-MischungenSeite 6DIN 25403-5:2000-09Bild 2 Kritische Kugelvolumina Vkvon maximal wasserreflektierten homogenenPlutonium-Dioxid-Leichtwasser-MischungenSeite 7DIN 25403-5:2000-09Bild 3 Kritische Zylinderdurchmesser dkunendlich langer Zylinder von maximalwasserref
28、lektierten homogenen Plutonium-Dioxid-Leichtwasser-MischungenSeite 8DIN 25403-5:2000-09Bild 4 Kritische Schichtdicken skunendlich ausgedehnter Schichten von maximalwasserreflektierten homogenen Plutonium-Dioxid-Leichtwasser-MischungenSeite 9DIN 25403-5:2000-09Bild 5 Plutonium-Massenkonzentration als
29、 Funktion des H/Pu-Atomzahlverh ltnisses(H=Pu = 0 entspricht einer Oxiddichte 5 = 11,46 g=cm3)4.3 Kleinste kritische Werte f r Plutonium 239-Dioxid undhomogene Plutonium-Dioxid-Leichtwasser-MischungenDie nachstehend in Tabelle 3 wiedergegebenen kritischen Werte sind die kleinsten, die f r Plutonium-
30、Dioxid und f r homogene Plutonium-Dioxid-Leichtwasser-Mischungen erreicht werden k nnen.5 Sichere WerteIn einfachen F llen k nnen sichere unterkritische Parameter durch Multiplikation der kritischen Gr enmit Sicherheitsfaktoren abgeleitet werden. F r die in dieser Norm behandelten Systeme werden daf
31、 r inAnlehnung an 2 die in Tabelle 4 genannten Sicherheitsfaktoren empfohlen. Dar ber hinaus kann dieAbleitung sicherer unterkritischer Werte durch Rechnung erfolgen. Dabei darf der maximal zul ssigeMultiplikationsfaktor f r die hier angef hrten einfachen F lle 0,98 nicht berschreiten.Seite 10DIN 25
32、403-5:2000-09Tabelle 3 Kleinste kritische Werte f r Plutonium 239-Dioxid und homogenePlutonium-Dioxid-Leichtwasser-Mischungen (30 cm Wasserreflektor)Gr eFormel-zeichenEinheitKleinster kritischerWertKleinster kritischerWert100 % Plutonium 239 95 % Plutonium 2395 % Plutonium 240Plutonium-Kugelmasse mk
33、kg0,501)0,581)Kugelvolumen Vkl1,152)1,232)Zylinderdurchmesser dkcm7,702)7,972)Schichtdicke skcm1,782)2,002)Plutonium-Massenkonzentration ckg=cm30,007 2 0,007 81)Bei reaktivster Konzentration2)Bei Metalldichte 5 = 10,11 g=cm3Tabelle 4 SicherheitsfaktorenGr e Formelzeichen Beschr nkung SicherheitsfaktorKugelmasse mkVersehentliche Massenerh hung biszur Verdopplung nicht ausgeschlossen0,45Versehentliche Massenerh hung kon-struktiv ausgeschlossen0,80Kugelvolumen Vk0,75Zylinderdurchmesser dkk 50 cm 0,90Schichtdicke sk 3 cm 0,85Massenkonzentration ck0,50
