GB 15146.3-2008 反应堆外易裂变材料的核临界安全.第3部分 易裂变材料贮存的核临界安全要求.pdf

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1、GB 15146.3 2008 本部分的全部技术内窑为强制性。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zGB 15146.1 反应堆外易裂变材料的核临界安全第1部分z核临界安全行政管理规定代GB 15146. 1 1994) GB 15146. 2反应堆外易裂变材料的核临界安全第2部分2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GB15146.2一1994)GB 15116. 3 反应堆外易裂变材料的核临界安全第3部分z易裂变材料贮存的核临界安全要求(代替GB15146. 3 1994) GB 15146.4 反应堆外易裂变材料的核临界安全含

2、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 反应堆外易裂变材料的核临界安全坏一天然铀提合物的核临界控制准则和次临界限值GB/T 15146.6 反应堆外易裂变材料的核临界安全棚硅一GB15146.7 反应堆外易裂变材料的核临界安全次临界中于增GB 15146.8 反应堆外易裂变材料的核临界安全第8部分:堆外料单元的核临界安全准则(代替GB15146.81994) 拉希环及其应用准测量安全规定、贮存、运GB 15146.9 反应堆外易裂变材料的核临界安全验要求界事故探测与报警系统的性能及检GB 15146.10 反应堆外易裂变材料的核临界安全固定中子吸收体的应用安全要求G

3、B/T 15146. 11 反应堆外易裂变材料的核临界安全基于限制和控制慢化剂的核临界安全本部分为GB15146的第3部分。本部分代替GB/T15146.3 1994(反应堆外易裂变材料的界安全易裂变材料贮存的核临界安全要求。本部分与GB15146.3 1994相比主要变化如下z增加了前言;对临界限值有一些修改或唱删F对助动词必须改为应当、.宜或可以。本部分的附录A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E中国原子能科学研究院、中本部分主要起草人=刘振华、李玉成、沈雷生。本部分于1994年首次发布。团公司。I GB 15146.3

4、 2008 4. 1.3 核临界安全管理人员应当进行必要的检查，以证实所制定的各项规程得到执行。4. 1.4 应当对人员进出贮存区进行严格的控制。4.2 技术4.2. 1 求。4.2.2 4.2.3 变材料的贮存除应当符合GB15146.2的要求之外，还应当4.2.2 .4.2. 12的定易裂变材料的贮存限值时应当以实验数据或以经过确认的计算出的结果为依据。贮存设备和库房设施都宜根据良好的工程实践经验进行设计、建造和岳阳。4.2.4 4.2.5易故。的设计应当排除不合理的贮存布局和结构形式，尽量减少对行政管材料的贮存，应当在诸如火灾、水淹、地震以及其他自然灾害条件下，。免发生临4.2.6 贮存

5、的易裂变材料单元应封装在一定的容器之内，容器应当是密不透水的。只有肯定容器不会水淹.或即使有水进入容器也不会达到临界时.密闭条件才可以放宽。4.2.7 可以使用鸟笼式的固定装置、带盖的金属罐和在货架上使用的实体屏障结构，来保持贮存单元之间的空间间隔。货坚固和不可町、5。4.2.8 在贮存场所中宜力求做到无易燃物品存在。如果贮存场所不可避免有较大量的易燃物品存在，如有易燃的金属切削碎片.则应当装有消防系a4.2.9 在装有喷水系统的易裂变材料贮存场所，应当在设计中采用使易裂变材料的睿器能防止积水的。4. 2. 10 在装有喷水系统的易裂变材料贮存场所，应当对积水条件下发生核临界事故的可能性做出评

6、价。4. 2. 11 在需要安置核临界事故报警系统的贮存场所.报警系统的设置应当符合GB15146.9的规定，应注意确定报警系统探测器的恰当的安装位置。4. 2. 12 应当将良好的库房管理作为核临界安全实际工作的重要组成部分。5 贮存限值及使用条件5. 1 满足下列条件之一时.原则上不需要对易裂变材料的贮存方式加以限制za) 235 U的质量分数富集度不大于1.0%的铀水均匀混合物或榕液zb) 235 U的质量分数富集度不大于5.0%，氢原子数与易裂变材料核素原子数之比值小于或等于0.5的块状铀金属或铀的固态化合物。要求这些块状物料没有四面.单元不是由小条、小块组成。当窑器内无含氢介质，且容

7、器密不透水时，可以取消这一限制zc) 235 U浓度不大于11.7 g/L.或PU浓度不大于7.2g/L的均匀水潜液.而且能保证贮存期间不发生意外浓集和沉淀的物料;d) 容器内装有金属状233U、甜U、238U、239PU或241PU的单一核素单元，或由这些核素的任意组合组成的单元，且单元所含易裂变材料量不大于0.015kg，包装容器最小尺寸大于10cm; 。(坏+铀中坏的质量分数不大于0.13%的坏和天然铀或贫化铀的均匀混合物或水榕液。5.2 对几种常见易裂变材料的贮存单元，其单元限值可以采用表1给出的值。表1中I类单元的限值是指当单元的封装容器由不含氢的材料如钢、铝等制造，且壁厚不越过1.

8、27 cm时的限值dI类单元料或壁厚超过1.27 cm时的钢、锢等材料制成的5.3 表1所列限值适用于铀或辄同位素的各种组成。但对238U以外的各种铀同位素均应看作235U ;240 PU以外的各种辄同位素均应看作是239PU。5.4 表1中的I类单元，其形状一般不限但对薄板之类的几何形状要做特殊考虑。对于金属、化合物或棍合物单元除了包住物料的薄塑料每公斤易裂变材料不超过10g聚乙烯和密封用垫圈外，一般不得有其他含氢物质，如果有，则应对临界安全性作出评价。表1中的E类单元，允许在单元外部有GB 15146.3 2008 a) 有若干比水和混凝土的慢化和反射能力更强的物质(如、石墨、镀等掺入易裂

9、变材料G; e) 5. 14 b) 在阵列周围出现。单一d) 易裂变材其他未作具体规定的情况。分附录A可供确定高富土或水反射作用更强的材料时F值时z内临时存放，不密闭时F料贮存限。Auvaueh盟au 1 500 4 3 nun四aaeOOUUED巅Mh得轼唰。但结ah4 3 2 10 10. 2 3 4 5 6 7 8 910. 2 3 4 5 6 7 8 910. /cni J: 1:下用于悴列外有紧贴着的体的俯侃F注2:上陶线适用于阵列外有轻微反射体的情况F注3:单元间晨小表丽间距20cm; 注42多个较小单元与最大单元时可以看成一个藏大单元。1 立方阵列允目4 GB 15146.3 2

10、008 附录A(资料性附录高富集度易裂变材料的贮存限值及其使用条件A. 1 本附录给出了235U的质量分数富集度不低于30%的铀，2臼U和坏的金属以及它们的氧化物的贮存限值，给出了它的质量限值和空间间隔m血。这些易裂变材料在不同质量分数富集度，不同H/U(Pu)比值，不同栅格尺寸和贮存阵列中不同一叩目时的质量限值以kg表示).如表A.1, -A. 11所列。A.2 本附录给出的限值主要是针对理想阵列给出的。在实践中，理想阵列与实际阵列有一定的差刑。但本附录给出的限值可以为建立实际的安全贮存阵列提供一个出发点。A.3 本附录给出的单元的质量限值.是按以下条件得出的za) 用经过确认的计算方法计汗

11、。h) 按阵列的中子增殖因子小于0.95的条件计算。c) 以周围带20cm厚水反射层立方阵列的临界计算数据为依据。d) 计算是针对单元放置在正方栅格的中心.易裂变材料为球体的情况进行的。A.4 使用本附录给出的235U高富集度铀的限值，且233U的质量分数应当小于1%时.应当将238U以外的各种铀同位素.都看作是235U;使用233U的限值时，应当将铀的其他同位素也看作是233U;如果240PU的旅度大于241PU的浓度.并在计算H!Pu原子数比和质量或浓度时把2UPU当作239PU.则239PU的限值可适用于各种坏同位素的?昆合物。A.5 对于易裂变材料的氧化物.其贮存限值是基于对二氧化物的

12、计算得出的。这些限值也适用于其化物.以及氟化物、氯化物、硝酸盐或其他盐类.只要这些化合物中氢含量不超过表中给出的值.易变材料的密度不超过二氧化物的特征值即可。A.6 表中所列的若干个单元的质量限值大于水反射球体的临界质量。在表A.l . A. 11中，凡质h于水反射球体临界质量90%的值都加了标注。对于这些加过标注的单元，应当采取适当的控保次临界.例如用几何控制，并应满足A.8.9的要求。A.7 应用表列数据应当谨慎。这些数据只是规定了栅元体积(尺寸和栅元的质量限值.使用时同时使用能够有效地保证临界安全的各种措施。考虑到操作中一些实际因素.应采用更小的限值。A.8 使用表A.1 A. 11中所

13、列的质量限值时，应当考虑以下情况。凡遇到这些情况.应当以A.1 A.11为出发点，考虑新的质量限值和(或)考虑新质量限值的使用条件。A. 8. 1 慢化z氢与易裂变材料的原子比是按易裂变材料本身求出的.不包括邻近的含氢材料。表中规定的质量限值所含的安全裕量，足以补偿诸如用薄塑料袋包襄单元时的那种慢化情况。比这种情况更为显著的慢化效应，则宜用经过确认的计算方法进行估算。A. 8. 2单元在栅元中的位置z各单元应当位于栅元中心，偏离栅元中心的距离不得超过栅元尺寸的10%。如果单元质量限值降到表列值的60%.则单元在栅元中的水平位置可以不受限制。若缩减后的球临界质量的20%.A. 8. 3 其他反射

14、材料z表中所列的土面密度，=290kg/m勺。当当混凝土反射层的厚度再增加时，度可以由它的面密凰啡厅。元最小表面距应当不小于15.2cm。限值也适用于厚度小于12.7cm的混凝土反射层的情况(混反射层的厚度为20.3cm时，质量限值应当减少到所列值的75%0值则应当减小到所列值的60%。其他砖石结构材料的等效A. 8. 4 双批料z对某些栅元来说，在某些几何条件下，当单元的质量加倍时，阵列会超临界.不过对于实用意义的大多数大块贮存单元，其几何形状都是属于反应性比较小的那一类。如果能够证明双批料栅元在栅元的各个面上被水反射时k.fI值不起过0.93.则表A.1 r .A. 11阵列中有这样一个双

15、批料6 GB 15146.3 2008 表A.1 水反列内的:n:; 易裂变材料正方形贮对不最小尺寸(mm)正方形贮存栅元的质量限值/kg存阵列中类型富集度单元数254 305 381 457 508 610 64 8.8 11.5 15.2 18.5 20.4 23.5 125 7.3 9.6 13.1 16.3 18.2 21. 4 216 6.2 8.3 11.5 14.5 16.4 19.7 100%瞄U343 5.4 7.3 10.3 13.1 15.0 18.2 512 4.8 6.5 9.3 12.0 13.7 17.0 金729 4.3 5.9 8. 5 11.0 12.7 1

16、5.9 H/U:S; O.OI 1 000 3.9 5.4 7. 8 10. 2 11. 8 11.9 U密度运64 9.6 12.6 16.9 20. 8 23. O 26.8 18.7 g/cm 125 7.9 10.5 14.5 18. 1 20.4 24.3 93.2%mU 216 6.7 9.1 12.7 16. 1 18.3 22.2 343 5.9 8.0 11. 3 14.5 16.6 20. ,1 6.8%238U 512 5.2 7.1 10. 1 13.2 15.2 18.9 729 4.7 6. 1 9.2 12. 1 11.0 17.7 1 000 4.2 5.8 8

17、. 5 11. 2 13.0 16.5 a质量限值大于水反射球体l临界的90%。A.2 水反射贮存阵列中-内的:n:; 易裂变材料EJ.i形贮对不问段小尺寸(mm)的正方形贮存栅元的质量2限值/kg存陈列中类男l质量分数富集度单元数254 305 381 /157 508 610 64 9.9 13.4 18.8 24. 1 27.4 33.5 125 8.0 10.9 15.6 20.4 23.5 29.4 铀的氧93.2%四U216 6.7 9.3 13.4 17.8 20.6 26.2 H/U:S; o. /1 6.8%2S8 U 343 5.8 8.0 11. 8 15. 7 18.4

18、 23.6 U密度运512 5. 1 7.1 14. 1 10.5 16.6 21. 5 8.37 g/cm 729 4.5 6.4 9.4 12.8 15. 1 19.8 1000 4. 1 5.8 8.6 11.7 13.9 18.3 64 6. 1 8.4 12.0 15. 6 18.0 22.3 铀的氧化物93.2%23SU 125 4.9 6.8 9.9 13. 1 15.2 19.3 H/U:3.0 6.8%剧U216 4.1 5.7 8.4 11.3 13.2 17.1 U密度343 3.6 5.0 7.3 9.9 11. 7 15.3 4.56 g/cm3 512 3.1 4.

19、4 6.5 8.9 10.5 13.8 729 2.8 3.9 5.8 8.0 9.5 12.7 64 3.1 4.2 5.9 7.7 8.9 11.1 93.2%瞄U125 2.5 3.4 4. 9 6.5 7.6 9.6 铀的氧化物216 2. 1 2.9 4. 2 5.6 6.6 8.5 H/U:10 6.8%剧U343 1. 8 2.5 3.6 4.9 5.8 7.6 U密度512 1. 5 2.2 3.2 4.4 5.2 6.9 2.05 g/cm3 729 1. 4 1. 9 2.9 4.0 4.7 6.3 1000 1.2 1. 8 2.6 3.6 4.3 5.8 8 GB 15

20、146.3 2008 表A.4水反列内的:n:; 易正方形贮对不最小尺寸(mm)正方形贮存变材料栅元的质量限值/kg存阵列中类型富集度单元数254 305 381 457 508 610 64 12.3 16.8 24.0 31.2 35.9 44.6 的氧化物70%!35U 125 9.9 13.7 19.8 26.2 30.5 38. 7 30%mU 216 8.3 11.5 16.9 22.6 26.5 34.2 H/UO. 4 343 7.1 10.0 14.7 19.9 23.5 30.6 U 度=二512 6.3 8.8 13.1 17.8 21. 1 27.7 8.37 g/cm

21、 729 5.6 7.8 11.7 16.1 19.1 25.4 1000 5.0 7.1 10.7 14. 6 17.5 23.4 64 7.5 10.3 14.7 19. 2 22.2 27.7 70%2 U 125 6.0 8.3 12.1 16. 1 18.8 23.9 铀的氧化物216 5.0 7.0 10.3 13. 9 16.3 21. 1 H/U运3.030%238U 31 3 4.3 6.0 9.0 12.2 14.4 18.8 U密度运7. 9 10.8 12.9 17.0 512 3.8 5.3 4.57日/cm729 3. 1 4.8 7. 1 9.8 1l. 7 15

22、.6 1 000 3.0 4.3 6.5 8.9 10.7 11. 3 64 3.5 4.8 6.8 9.0 10.4 13.0 70%235U 12.5 2.8 3.8 5. 6 7.5 8.7 11.2 铀的氧化物216 2.3 3.2 4.8 6.4 7.6 9.8 H/U运1030%剧U343 2.0 2.8 4. 1 5.6 6. 7 8.8 U禽l!t:s二512 l. 7 2.5 3. 7 5.0 6.0 7.9 2.05 g/cm 729 1. 6 2.2 3.3 4.5 5.4 7.2 1000 l. 1 2.0 3.0 1. 1 4.9 6.6 64 2.0 2.7 3.8

23、 5.0 5.8 7.2 125 l. 6 2.2 3. 2 4.2 4.9 6. 3 俐的氧化物70%235 U 216 1. 3 l. 8 2. 7 3.6 4.3 5.5 H/U20 30%础U343 l. 1 l. 6 2.3 3.2 3.8 4.9 U密度运二2. 1 512 1. 0 l. 4 2.8 3.4 1. 5 l. 15 g/cm 729 0.9 l. 2 1. 9 2.6 3. 1 4. 1 1 000 0.8 l. 1 1. 7 2.3 2.8 3. 7 a质量限值大于水反射球体l脆界质量的90%。A.5 水反列-内的:n:; 易裂变材料正方形贮对不最小尺寸(mm)的

24、正方形贮存存阵列中栅元的质量限值/kg类型质量分数富集度单元数254 305 381 457 508 610 的氧化物50%臼5U125 12. 7 17.7 26.0 34.9 40.9 52.9 H/UO. 4 50%mU 216 10.6 14.8 22.0 29.9 35.3 46.2 U密度343 9.1 12.8 19.1 26.1 31.0 41. 1 8.37 g/cm 512 8.0 11.2 16.9 23.2 27.7 37.0 729 7.1 10.0 15.1 20.9 25.0 33.7 10 GB 15146.3 2008 表A.7水反易裂变材料正方形贮存阵列中类

25、型富单元数64 金怀100%且9PU125 H/PuO. 01 216 343 Pu密度512 19.7 g/cm3 729 1 000 a质最限自大于水反射球体l临界质量苦的90%。列254 3.4 2.9 2.6 2.3 2.1 1.9 1. 7 表A.8水反射贮存阵列中易裂变材料正方形贮存阱:列中类型最分数itr集度单元数25,1 64 4.7 坏的氧化100 %239 Pu H/PuO. 4 125 3.9 216 3.3 343 2.9 Pu衔度骂王512 2.5 8.73 g/cm3 729 2.3 1 000 2. 1 64 3.9 125 3.2 坏的氧化物100% 2S9 p

26、u 216 2.7 H/Pu3. 0 343 Pu密度运2.3 512 2. 1 4.70 g/cm3 729 1. 8 1000 1. 7 64 2.4 坏的氧化物100%239pu 125 1. 9 216 1. 6 H/Pu二10Pu宿度343 1. 4 512 1. 2 2.10 g/cm3 729 1. 1 1000 1. 0 64 1. 6 125 1.3 坏氧化100%23Dpu 216 1.1 H/Pu20 343 0.9 PU密度512 0.8 1.17 g/cm3 729 0.7 1000 0.6 a质量限值大于水反射球体临界质量的90%。12 内的:n:; 对不同最小尺寸

27、(mm)的正方存元的305 381 457 508 610 4.1 4.9 5.5 5.8 6. 3 3.6 4.4 5. l 5.4 6.0 3.2 4.1 4.7 5. l 5. 7 2.9 3.8 4.4 4.8 5.4 2.7 3.5 4.2 4.6 5. 2 2.5 3.3 3.9 4.3 5. O 2.3 3. 1 3.7 1. 1 4.8 内的环7巳对不同最小尺寸(mm)的正力-存栅元的量限值/kg305 381 457 508 610 6. 1 8.2 10.0 11. l 12. 9 5. 1 7.0 8.8 9.9 11. 7 4.4 6.2 7.8 8.9 10.7 3.

28、9 5.5 7. 1 8. 1 9.9 3.5 4.9 6.4 7.4 9.2 3. 1 4. 5 5.9 6.8 8.6 2.9 4. 1 5.5 6.3 8.0 5.2 7. 2 9.0 10.1 12. O 4.3 6. 1 7.8 8.8 10.7 3. 7 5.2 6.8 7.8 9.7 3.2 4.6 6. 1 7.0 8.9 2.9 4. 1 G.G 6.4 8. 1 2.6 3. 8 5.0 5.9 7.5 2.3 3.4 4.6 5.4 7.0 3.3 4.6 5.8 6.6 8. l 2.7 3.8 5.0 5.7 7.1 2.3 3.3 4.3 5.0 6.3 2.0 2

29、.9 3.8 4.5 5.7 1. 7 2.5 3.4 4.0 5.2 1. 6 2.3 3.1 3.7 4.8 1. 4 2. 1 2.8 3.4 4.4 2.1 3.0 3.8 4.4 5.4 1. 7 2.5 3.2 3.7 4.7 1.5 2. 1 2.8 3.3 4.2 1. 3 1. 9 2.5 2.9 3.8 1. 1 1.6 2.2 2.6 3.4 1. 0 1. 5 2.0 2.4 3.1 0.9 1. 3 1. 8 2.2 2.9 GB 15146.3 2008 A. 10 ( 易变材料正方贮对不同最小尺寸(mm)的正方形贮存栅!质量限值/kg存阵列中类型富集度单元数254

30、 305 381 457 508 610 64 5.7 7.5 9.9 12.1 13.4 15.5 坏的氧化80%剖9PU125 4.7 6.3 8.5 10.6 11.9 14.1 216 4.0 5.4 7.5 9.5 10.7 12.9 H/PuO. 4 20 %2 Pu 343 3.5 4.7 6.7 8.6 9.8 11.9 Pu密度512 3.1 4.2 6.0 7.8 9.0 11.1 8.73 g/cm3 729 2.8 3.8 5.5 7.2 8.3 10.4 1000 2.5 3.5 5.0 6.6 7.7 9.7 64 5.4 7.2 10.0 12.6 14.3 17

31、.1 坏的氧化物80%239pu 125 4.4 5.9 8.4 10.8 12.4 15.2 216 3.7 5.0 7. 2 9.5 10.9 13.7 H/Pu运3.020%2OpU 343 3.2 8.4 9.8 12.4 4.4 6. 4 Pu密度4.70 g/cm 512 2.8 3.9 5. 7 7.6 8.9 11. l 729 2.5 3.5 5. 1 6. 9 8. 1 10.5 1 000 2.3 3.2 4.7 6.3 7.5 9.7 64 3.7 5. 1 7. 3 9.5 11.0 13.6 坏的氧化物b80 %239 Pu 125 3.0 4. 1 6. () 7

32、.9 9.3 11. 8 216 5. 1 2.6 3.5 6.8 8.0 10. ,1 日/Pu1O20%2Opu 313 2.2 3.0 4. 5 6.0 7. 1 9.3 Pu禽度运512 2.0 2.6 3. 9 5.4 6.4 8.4 2.10 g/cm8 729 1. 7 2.4 3.6 4.8 5.8 7.7 1 000 1. 6 2.2 3.2 4.5 5.3 7.1 a 于水反射球体临界的90%。b所列限值远用于含有臼lpU的质量分数小于1%的钢;白白氧化物。A. 11 水反射贮存阵到中元内的2臼U单易变材料正方形贮对不同最小尺寸(mm)的正方形贮存有，斗:列中元的最限自Ik

33、g类哥量分富集度单元数251 305 381 457 508 610 64 4.2 5.3 6.7 7.8 8.5 9.4 金100%233 U 12.5 3.5 4.5 5.9 7. 1 7.7 8.8 H/UO.Ol 216 3. 1 4.0 5.3 6.4 7. 1 8.2 U密度运343 2.7 3.5 4.8 5.9 6.6 7. 7 18.4 g/cm3 512 2.4 3.2 4.4 5.5 6. 1 7. 3 729 2.2 2.9 4.0 5.1 5.8 6. 9 1000 2.0 2.7 3.7 4.8 5.4 6.6 64 4.9 6.6 9. 1 11.5 12.9 15.4 铀的氧化物100%阳U125 4.0 5.4 7.7 9.9 11.2 13.7 H/U0.4 216 3.4 4.6 6.6 8.6 9.9 12.4 U密度343 2.9 4.0 5.8 7.7 8.9 11.3 8.21 gJcm3 512 2.6 3.6 5.2 6.9 8. 1 10.3 729 2.3 3.2 4.7 6.3 7.4 9.6 1000 2. 1 2.9 4.3 5.8 6.8 8.9 a 于水反射球体i脆的90% 14