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

犐犆犛２７．１２０．３０

犉０９

中华人民共和国国家标准

—

犌犅１５１４６．３２００８

代替—

ＧＢ１５１４６．３１９９４

反应堆外易裂变材料的核临界安全

第部分：易裂变材料贮存的

３

核临界安全要求

—

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３犚犲狌犻狉犲犿犲狀狋狊犳狅狉狀狌犮犾犲犪狉犮狉犻狋犻犮犪犾犻狋狊犪犳犲狋

狇狔狔

犻狀狋犺犲狊狋狅狉犪犲狅犳犳犻狊狊犻犾犲犿犪狋犲狉犻犪犾狊

犵

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１５１４６．３２００８

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

———反应堆外易裂变材料的核临界安全第部分：核临界安全行政管理规定（代

ＧＢ１５１４６．１１

替—）

ＧＢ１５１４６．１１９９４

———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、处理的

ＧＢ１５１４６．２２

基本技术规则与次临界限值（代替—）

ＧＢ１５１４６．２１９９４

———反应堆外易裂变材料的核临界安全第部分：易裂变材料贮存的核临界安全

ＧＢ１５１４６．３３

要求（代替—）

ＧＢ１５１４６．３１９９４

———ＧＢ１５１４６．４反应堆外易裂变材料的核临界安全含易裂变物质水溶液的钢质管道交接的

核临界安全准则

———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

ＧＢ１５１４６．５－

次临界限值

———／反应堆外易裂变材料的核临界安全硼硅酸盐玻璃拉希环及其应用准则

ＧＢＴ１５１４６．６

———ＧＢ１５１４６．７反应堆外易裂变材料的核临界安全次临界中子增殖就地测量安全规定

———反应堆外易裂变材料的核临界安全第部分：堆外操作、贮存、运输轻水堆燃

ＧＢ１５１４６．８８

料单元的核临界安全准则（代替—）

ＧＢ１５１４６．８１９９４

———ＧＢ１５１４６．９反应堆外易裂变材料的核临界安全核临界事故探测与报警系统的性能及检

验要求

———ＧＢ１５１４６．１０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

———／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

ＧＢＴ１５１４６．１１

本部分为的第部分。本部分代替／—《反应堆外易裂变材料的核临

ＧＢ１５１４６３ＧＢＴ１５１４６．３１９９４

界安全易裂变材料贮存的核临界安全要求》。

本部分与—相比主要变化如下：

ＧＢ１５１４６．３１９９４

———增加了前言；

———对临界限值有一些修改或增删；

———对助动词“必须”改为“应当”、“宜”或“可以”。

本部分的附录为资料性附录。

Ａ

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：中国原子能科学研究院、中国核工业集团公司。

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。

Ⅰ

—

犌犅１５１４６．３２００８

反应堆外易裂变材料的核临界安全

第部分：易裂变材料贮存的

３

核临界安全要求

１范围

本部分规定了易裂变材料贮存中有关核临界安全的基本要求和限值。

本部分适用于易裂变材料的贮存。

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第部分：核临界安全行政管理规定

ＧＢ１５１４６．１１

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、处理的基本

ＧＢ１５１４６．２２

技术规则与次临界限值

ＧＢ１５１４６．９反应堆外易裂变材料的核临界安全核临界事故探测与报警系统的性能及检验

要求

３术语和定义

下列术语和定义适用于ＧＢ１５１４６的本部分。

３．１

贮存单元（单元）狊狋狅狉犪犲狌狀犻狋

犵

作为一个整体加以对待的易裂变材料集合，材料可以是任何形状的，材料集合也可以由若干个分离

的小块组成。

３．２

贮存栅元（栅元）狊狋狅狉犪犲犮犲犾犾

犵

贮存单元被放置在其中，并具有确定边界的容积空间。

３．３

贮存阵列狊狋狅狉犪犲犪狉狉犪（）

犪狉狉犪

犵狔狔

由置有贮存单元的若干贮存栅元组成的规则排列。

３．４

经过确认的计算方法狏犪犾犻犱犪狋犲犱犮狅犿狌狋犪狋犻狅狀犪犾狋犲犮犺狀犻狌犲

狆狇

按照ＧＢ１５１４６．２规定确认的计算方法。

４管理要求与技术规则

４．１管理要求

贮存中所有易裂变材料的操作，都应当符合和的有关要求。

４．１．１ＧＢ１５１４６．１ＧＢ１５１４６．２

４．１．２应当将经过批准的贮存控制方法和操作规则写入书面规程；参与转移和贮存易裂变材料的人员

应当熟悉这些规程；应当将贮存各种易裂变材料的限值张贴出来。

１

—

犌犅１５１４６．３２００８

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技术规则

４．２．１易裂变材料的贮存除应当符合ＧＢ１５１４６．２的要求之外，还应当符合本部分４．２．２４．２．１２的

～

要求。

４．２．２确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方法算出的结果为依据。

４．２．３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、建造和维护。

４．２．４库房设施的设计应当排除不合理的贮存布局和结构形式，尽量减少对行政管理的依赖。

４．２．５易裂变材料的贮存，应当在诸如火灾、水淹、地震以及其他自然灾害条件下，都能够避免发生临

界事故。

４．２．６贮存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

被水淹，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。货架必须坚固和不可燃。

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，

例如有易燃的金属切削碎片，则应当装有消防系统。

４．２．９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容器能防止积水的

措施。

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，

特别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：

ａ）２３５Ｕ的质量分数富集度不大于１．０％的铀水均匀混合物或溶液；

ｂ）２３５Ｕ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凹面，单元不是由小条、小块组

成。当容器内无含氢介质，且容器密不透水时，可以取消这一限制；

）２３５浓度不大于／，或浓度不大于／的均匀水溶液，而且能保证贮存期间不

ｃＵ１１．７ＬＰｕ７．２Ｌ

ｇｇ

发生意外浓集和沉淀的物料；

）容器内装有金属状２３３２３５２３８２３９２４１

ｄ、、、或的单一核素单元，或由这些核素的任意组合

ＵＵＵＰｕＰｕ

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；

）（钚铀）中钚的质量分数不大于的钚和天然铀或贫化铀的均匀混合物或水溶液。

ｅ＋０．１３％

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给出的值。表中类单元的限值

５．２１１Ⅰ

是指当单元的封装容器由不含氢的材料（如钢、铝等）制造，且壁厚不超过１．２７ｃｍ时的限值；类单元

Ⅱ

限值是指封装容器为含氢材料或壁厚超过１．２７ｃｍ时的钢、铝等材料制成的限值。

表所列限值适用于铀（或钚）同位素的各种组成。但对２３８Ｕ以外的各种铀同位素均应看作

５．３１

２３５２４０２３９

；以外的各种钚同位素均应看作是。

ＵＰｕＰｕ

表中的类单元，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

５．４１Ⅰ

物或混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。表中的类单元，允许在单元外部有除

１Ⅱ

２

—

犌犅１５１４６．３２００８

ＤＯ、铍和石墨以外的任意数量的含氢物质。

２

表所列限值不宜用适用于孤立单元的各种放大因数放宽。

５．５１

５．６包容易裂变材料单元的容器应当位于栅元中心，偏离于栅元中心的值不得大于栅元尺寸的１０％。

将表列出的单元按孤立的直线或平面阵列排列时，当单元中心距大于和单元容器表面距

５．７１４０ｃｍ

离大于３０ｃｍ时，所排列的单元数目可以不限。

表１供易裂变材料贮存用的单元限值

限值

单元类型物材类型

限值类型及单位２３５Ｕ单元限值２３９Ｐｕ单元限值

金属、化合物或混合物（／ａ）质量限值，ｂ

ＨＸ≤０．５ｋｇ１８．５４．５

金属、化合物或混合物（／）质量限值，

０．５ＨＸ２．０ｋ１６．０４．５

＜≤ｇ

Ⅰ类单元

含氢化合物或混合物（／）质量限值，３．６２．４

２ＨＸ２０ｋ

＜≤ｇ

溶液或含氢混合物（／）体积限值，

ＨＸ２０Ｌ３．６２．４

＞

金属、化合物或混合物（／）质量限值，ｃ

ＨＸ２ｋ９．５３．４

≤ｇ

含氢化合物或混合物（／）质量限值，２．０１．３

２ＨＸ２０ｋ

＜≤ｇ

Ⅱ类单元

溶液或含氢混合物（／）体积限值，

２０ＨＸ８００Ｌ２．０１．３

≤＜

溶液或含氢混合物（／）体积限值，

ＨＸ８００Ｌ４．０３．０

≥

ａ２３５２３９

／表示物料本身的／或／原子比。

ＨＸＨＵＨＰｕ

ｂ３３

这是密度为／的金属钚的限值，密度为／的钚合金的限值为。

１９．６ｃｍ１５．８ｃｍ６．０ｋ

ｇｇｇ

ｃ３３

这是密度为／的金属钚的限值，密度为／的钚合金的限值为。

１９．６ｃｍ１５．８ｃｍ４．５ｋ

ｇｇｇ

将表所列的类单元排成立方阵列贮存时，允许的最大单元数与栅元体积的关系见图。图

５．８１Ⅰ１１

中下曲线适用于阵列之外紧贴厚反射体（混凝土、钢、木材、泥土筑成的厚壁贮存库）的情况。上曲线适

用于阵列外仅有轻微反射体的情况。

注：轻微反射体是指反射作用较小的反射体。阵列只有两面（地面及一面墙）或一面（阵列放在大房间里）紧贴的厚

反射体时，可视为仅有轻微反射的反射体。

将表所列的类单元排成立方阵列贮存时，在单元外的立方阵列内部最佳水慢化、立方阵列外部

１Ⅱ

水反射情况下，允许的最大单元数与栅元体积的关系见图。

２

若单元易裂变材料数量小于表所列的限值，在保持按最大单元确定的阵列易裂变材料总量和栅

５．９１

元尺寸不变的条件下，阵列中的单元总数可以增加。

５．１０在栅元中心距和允许单元数目已确定的条件下，可以由单元限值不同的单元组成混合阵列，但此

时各类单元必须分别集中放置。

５．１１可以用从阵列中移去一些单元或用增加阵列总体积的办法在阵列内形成通道，在通道内允许工

作人员通过或停留，并允许运送，但不允许在其中放置贮存单元。

５．１２贮存阵列满足下列条件之一时，可以认为是彼此孤立的。

ａ）若两个平面阵列或立方阵列的表面到表面距离大于下面两值中较大的值：每个阵列的最大尺

寸；以上。

４ｍ

ｂ）两个阵列之间有５０ｃｍ以上的混凝土或水层。

表中列出的限值是针对几种常见的易裂变材料贮存单元制定的。对某些情况，规定的贮存单

５．１３１

元限值可能限制过严或不适应，此时，可根据实验数据和（或）经过确认的计算方法的计算结果进行详细

的安全分析，提供新的限值。这些贮存单元的例子有：

３

—

犌犅１５１４６．３２００８

ａ）有若干比水和混凝土的慢化和反射能力更强的物质（如重水、石墨、铍等）掺入易裂变材料

单元；

ｂ）在阵列周围出现比混凝土或水反射作用更强的材料时；

）单元装量超过表列限值时；

ｃ

ｄ）易裂变材料单元在操作区或操作小室内临时存放，容器不密闭时；

）其他未作具体规定的情况。

ｅ

本部分附录可供确定高富集度易裂变材料贮存限值时参考。

５．１４Ａ

注：下曲线适用于阵列外有紧贴着的厚反射体的情况；

１

注：上曲线适用于阵列外有轻微反射体的情况；

２

注：单元间最小表面间距；

３２０ｃｍ

注：多个较小单元与最大单元等值时可以看成一个最大单元。

４

图１立方阵列允许的最大单元数目图

４

—

犌犅１５１４６．３２００８

图２立方阵列内部最佳水慢化、立方阵列外部水反射情况下

允许的最大单元数目图

５

—

犌犅１５１４６．３２００８

附录犃

（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

本附录给出了２３５２３３

犃．１的质量分数富集度不低于的铀，和钚的金属以及它们的氧化物的贮

Ｕ３０％Ｕ

存限值，给出了它的质量限值和空间间隔限值。

这些易裂变材料在不同质量分数富集度，不同／（）比值，不同栅格尺寸和贮存阵列中不同单

ＨＵＰｕ

元数目时的质量限值（以表示），如表所列。

ｋＡ．１Ａ．１１

ｇ～

犃．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别。

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。

犃．３本附录给出的单元的质量限值，是按以下条件得出的：

ａ）用经过确认的计算方法计算。

ｂ）按阵列的中子增殖因子小于０．９５的条件计算。

）以周围带厚水反射层立方阵列的临界计算数据为依据。

ｃ２０ｃｍ

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。

使用本附录给出的２３５高富集度铀的限值，且２３３的质量分数应当小于时，应当将２３８以外

犃．４ＵＵ１％Ｕ

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

浓度大于２４１的浓度，并在计算／原子数比和质量或浓度时把２４１当作２３９，则２３９的限值可

ＰｕＨＰｕＰｕＰｕＰｕ

适用于各种钚同位素的混合物。

犃．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计算得出的。这些限值也适用于其

他氧化物，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

裂变材料的密度不超过二氧化物的特征值即可。

犃．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．１Ａ．１１中，凡质量限

～

值大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，应当采取适当的控制措

施来确保次临界，例如用几何控制，并应满足Ａ．８．９的要求。

犃．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，使用时必须

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。

犃．８使用表Ａ．１Ａ．１１中所列的质量限值时，应当考虑以下情况。凡遇到这些情况，应当以

～

表Ａ．１Ａ．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。

～

犃．８．１慢化：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裹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。

犃．８．２单元在栅元中的位置：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

质量仍超过裸球临界质量的２０％，则单元最小表面距应当不小于１５．２ｃｍ。

犃．８．３其他反射材料：表中所列的质量限值也适用于厚度小于１２．７ｃｍ的混凝土反射层的情况（混凝

土面密度／２）。当混凝土反射层的厚度为时，质量限值应当减少到所列值的。

＝２９０ｋｍ２０．３ｃｍ７５％

ρｇ

当混凝土反射层的厚度再增加时，质量限值则应当减小到所列值的６０％。其他砖石结构材料的等效厚

度可以由它的面密度求得。

犃．８．４双批料：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

具有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犽值不超过０．９３，则表Ａ．１Ａ．１１阵列中有这样一个双批料

～

ｅｆｆ

６

—

犌犅１５１４６．３２００８

栅元时，整个阵列不会超临界。或者能够证明，当双批料栅元在栅元的各个面上被水反射时是次临界

的，则表阵列中即使有几个（不大于个）双批料栅元，整个阵列也不会超临界。

Ａ．１Ａ．１１８

～

在做易裂变材料贮存的安全分析或制订操作规程时，应当考虑双批料的问题。如果确实可能发生

双批投料，则应当证实即使当一个栅元中发生双批投料时阵列也不会超临界。诸如加强行政管理，限制

容器的容量，妥善设计贮存单元等，都有利于防止双批料。

犃．８．５相邻的贮存小室：对于两个毗邻的贮存小室，当混凝土隔离厚度和四周混凝土墙的厚度相等

时，其质量限值应当降低到表中所列值的５５％。这一缩减因子足已包括混凝土的反射效应。

表列值的使用条件是针对单个贮存阵列规定的。当两个贮存小室之间的间距大于这些贮存阵列相

对表面的最小表面尺寸，则可以把这两个阵列看作是孤立的阵列。

二个子阵列之间，当用大于这些子阵列相对表面的最小表面尺寸隔开时，可以将这种子阵列看作是

孤立的带反射层的阵列。

缩减因子：中所要求的缩减因子可以相乘。如果结果过于保守，宜对所研究的系统用

犃．８．６８．２８