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

犐犆犛２７．１２０．３０

犉０９

中华人民共和国国家标准

—

犌犅１５１４６．２２００８

代替—

ＧＢ１５１４６．２１９９４

反应堆外易裂变材料的核临界安全

第部分：易裂变材料操作、加工、处理

２

的基本技术规则与次临界限值

—

犖狌犮犾犲犪狉犮狉犻狋犻犮犪犾犻狋狊犪犳犲狋犳狅狉犳犻狊狊犻犾犲犿犪狋犲狉犻犪犾狊狅狌狋狊犻犱犲狉犲犪犮狋狅狉狊

狔狔

：

犘犪狉狋２犅犪狊犻犮狋犲犮犺狀犻犮犪犾狉犪犮狋犻犮犲狊犪狀犱狊狌犫犮狉犻狋犻犮犪犾犾犻犿犻狋狊犳狅狉

狆

，

犺犪狀犱犾犻狀狉狅犮犲狊狊犻狀犪狀犱狅犲狉犪狋犻狅狀狊狑犻狋犺犳犻狊狊犻犾犲犿犪狋犲狉犻犪犾狊

犵狆犵狆

２００８０９１９发布２００９０８０１实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

—

犌犅１５１４６．２２００８

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（资料性附录）可能造成工艺条件变化的典型事件

Ａ１４

附录（资料性附录）计算方法确认示例

Ｂ１５

附录（资料性附录）关于计算方法的讨论

Ｃ１８

参考文献２０

Ⅰ

—

犌犅１５１４６．２２００８

前言

本部分的全部技术内容为强制性。

《反应堆外易裂变材料的核临界安全》迄今已经发布了下列个部分：

ＧＢ１５１４６１１

———第部分：核临界安全行政管理规定（代替—）

ＧＢ１５１４６．１１ＧＢ１５１４６．１１９９４

———第部分：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

ＧＢ１５１４６．２２

—）

ＧＢ１５１４６．２１９９４

———第部分：易裂变材料贮存的核临界安全要求（代替—）

ＧＢ１５１４６．３３ＧＢ１５１４６．３１９９４

———ＧＢ１５１４６．４含易裂变物质水溶液的钢质管道交接的核临界安全准则

———钚天然铀混合物的核临界控制准则和次临界限值

ＧＢ１５１４６．５

———／硼硅酸盐玻璃拉希环及其应用准则

ＧＢＴ１５１４６．６

———ＧＢ１５１４６．７次临界中子增殖就地测量安全规定

———第部分：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

ＧＢ１５１４６．８８

—）

ＧＢ１５１４６．８１９９４

———ＧＢ１５１４６．９核临界事故探测与报警系统的性能及检验要求

———ＧＢ１５１４６．１０固定中子吸收体的应用安全要求

———／基于限制和控制慢化剂的核临界安全

ＧＢＴ１５１４６．１１

本部分为的第部分。

ＧＢ１５１４６２

本部分代替—《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

ＧＢ１５１４６．２１９９４

的基本技术准则与次临界限值》。

本部分与—相比主要变化如下：

ＧＢ１５１４６．２１９９４

———增加了前言和附录（资料性附录）；

Ｃ

———将“计算方法的验证”（版）改为“计算方法的确认”（本版第章），并增加了一般要求；

１９９４５

———将２３３的次临界限量列入本版第章；

Ｕ６

———对助动词“必须”改为“应当”、“宜”或“可以”。

本部分的附录、附录和附录为资料性附录。

ＡＢＣ

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。

Ⅲ

—

犌犅１５１４６．２２００８

反应堆外易裂变材料的核临界安全

第部分：易裂变材料操作、加工、处理

２

的基本技术规则与次临界限值

１范围

ＧＢ１５１４６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ＧＢ１５１４６．１。

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。

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

ＧＢ１５１４６．５

限值

３术语和定义

下列术语和定义适用于ＧＢ１５１４６的本部分。

３．１

有效增殖因子（）

犽犲犳犳犲犮狋犻狏犲犿狌犾狋犻犾犻犮犪狋犻狅狀犳犪犮狋狅狉犽

犲犳犳狆犲犳犳

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

临界事故犮狉犻狋犻犮犪犾犻狋犪犮犮犻犱犲狀狋

狔

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

核临界安全，临界安全狀狌犮犾犲犪狉犮狉犻狋犻犮犪犾犻狋狊犪犳犲狋

狔狔

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

受控参数犮狅狀狋狉狅犾犾犲犱犪狉犪犿犲狋犲狉

狆

使其数值保持在规定的限制范围内的参数。

３．５

次临界限值狊狌犫犮狉犻狋犻犮犪犾犾犻犿犻狋

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。

１

—

犌犅１５１４６．２２００８

３．６

面密度犪狉犲犪犾犱犲狀狊犻狋

狔

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

计算方法犮犪犾犮狌犾犪狋犻狅狀犪犾犿犲狋犺狅犱

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

偏倚犫犻犪狊

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

偏倚的不确定度狌狀犮犲狉狋犪犻狀狋犻狀狋犺犲犫犻犪狊

狔

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

适用范围（）

犪狉犲犪狅狉犪狉犲犪狊狅犳犪犾犻犮犪犫犻犾犻狋

狆狆狔

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（）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。

犽

ｅｆｆ

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；

）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；

ｃ

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；

）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；

ｅ

）其他手段。

ｆ

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的影响。

ｅｆｆ

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。

２

—

犌犅１５１４６．２２００８

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章的规定通过与实验数据的比较证明为有效的。

５

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

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）。通常，宜利用临界状态下实验系统的计算值来表示计算结果与实验

Ｂ犽

ｅｆｆ

结果之间的相关关系，这种情况下，偏倚就是犽的计算值相对于的偏差。

ｅｆｆ１

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（或其他相关参数）的扣除量，这些不确定度包

ｅｆｆ

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（或其

ｅｆｆ

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（参见附录和附录）。

ＢＣ

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。

５．７确认报告

应当编写书面确认报告。这种报告应当：

ａ）对计算方法做足够详细、清楚和确切的描述，以便他人能独立地重现其结果；

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。

３

—

犌犅１５１４６．２２００８

ｂ）指明计算方法确认所用的实验数据，并列出由实验数据导出的参数；

）说明计算方法的适用范围；

ｃ

ｄ）说明适用范围内的偏倚和次临界度裕量，并论证所确定的次临界度裕量是适当的。

６易裂变核素的单参数限值

６．１限值应用一般要求

、、、和列出了一些易裂变核素孤立单体的单参数限值，它们是用满足第章的

６．２６．３６．４６．５６．６５

要求的计算方法算出的。如果这些限值的使用条件得到满足，则遵守其中的任何一个限值，易裂变材料

的操作、加工和处理就能够安全地进行。仅当能够证明单体周围的材料（包括附近其他易裂变材料）使

有效增殖因子（）的增加不大于紧包着该单体的无限厚水层使的增加时，上述限值才允许应用。

犽犽

ｅｆｆｅｆｆ

要将上述某一限值应用于易裂变核素的混合物时，应将该混合物中每一种易裂变核素均当作其中具有

最小限值的那种核素来考虑。

应当强调的是，工艺规范必须留有适当的次临界度裕量，以应对工艺变量的不确定度和限值被意外

超过。

６．２均一水溶液

在保持均一水溶液的前提下，即保持水溶液的浓度值不超过饱和溶液值时，表中的任一限值都可

１

以使用。如果钚２４０的浓度大于钚２４１的浓度，并在计算质量或浓度时把钚２４１当作钚２３９，则钚２３９

的限值也可用于各种钚同位素的混合物。（对于钚同位素混合物中钚２４０的含量相当可观的情况，７．４

规定了一些较为宽松的限值）。原子比限值与溶液浓度限值是等效的，但前者也适用于非水溶液，并且

不必考虑易裂变核素的化学形式。

６．３含水混合物

表的面密度限值可用于具有任何化学组成的易裂变材料。在面密度是均一的前提下，它们对具

１

有密度梯度的混合物也是有效的。对于可能并不均一的混合物，铀、铀和钚的次临界质量

２３３２３５２３９

限值分别是、和，并且与化学组成无关。

０．５０ｋ０．７０ｋ０．４５ｋ

ｇｇｇ

表１易裂变核素均一水溶液的单参数限值

次临界限值

参数

２３３２３３（）２３５２３５（）２３９（）

ＵＯＦＵＯＮＯＵＯＦＵＯＮＯＰｕＮＯ

２２２３２２２２３２３４

易裂变核素的质量／ｋｇ０．５４０．５５０．７６０．７８０．４８

溶液圆柱的直径／ｃｍ１０．５１１．７１３．７１４．４１５．４

溶液平板的厚度／ｃｍ２．５３．１４．４４．９５．５

溶液的体积／Ｌ