中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

反應(yīng)堆外易裂變材料的核臨界安全

杯一天然鈾混合物的核臨界控制準(zhǔn)則

和次臨界限值

GB15146.5一94

Nuclearcriticalitysafetyforfissilematerials

outsidereactors

-Nuclearcriticalitycontrolcriteriaandsubcritical

limitsforplutonium-naturaluraniummixtures

主題內(nèi)容與適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了操作、加工、處理杯一天然鈾混合物的核臨界控制準(zhǔn)則和幾何形狀簡單的杯一天然鈾混

合物孤立單元的某些次臨界限值。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于反應(yīng)堆外操作、加工和處理懷一天然鈾混合物。

本標(biāo)準(zhǔn)不適用于在可控條件下組裝這些材料(例如臨界實驗)。

弓1用標(biāo)準(zhǔn)

GB15146.

GB15146.

反應(yīng)堆外易裂變材料的核臨界安全核臨界安全行政管理規(guī)定

反應(yīng)堆外易裂變材料的核臨界安全易裂變材料操作、加工、處理的基本技術(shù)準(zhǔn)則

與次臨界限值

術(shù)語

3.，受控參數(shù)

要求保持在規(guī)定限值之內(nèi)的某個參數(shù)。

3.2次臨界限值(限值)

給某個受控參數(shù)規(guī)定的能使某個系統(tǒng)在規(guī)定條件下肯定處于次臨界狀態(tài)的限制數(shù)值。此限值已給

導(dǎo)出該限值時所采用的計算和實驗數(shù)據(jù)的不確定度留有裕量.但未給意外事件(如投雙批料或分析結(jié)果

的不準(zhǔn)確等)留有裕量。

3.3面密度

垂直投影在某個平面單位面積上的易裂變材料質(zhì)量。對于無限寬均一平板，面密度是平板厚度與平

板內(nèi)易裂變材料濃度的乘積。

3.4天然鈾

本標(biāo)準(zhǔn)中所說的天然鈾是指鈾一235同位素富集度等于或小于。.71%(重量)的鈾。

核臨界控制準(zhǔn)則

行政管理準(zhǔn)則

國家技術(shù)監(jiān)督局1994一07一07批準(zhǔn)1995一01一01實施

GB15146.5一94

操作、加工、處理懷一天然鈾混合物的核臨界安全行政管理必須遵循GB15146.1的規(guī)定。

4.2基本技術(shù)準(zhǔn)則

4.2.1操作、加工、處理杯一天然鈾混合物的核臨界控制基本技術(shù)準(zhǔn)則必須符合GB15146.2的規(guī)定。

4.2.2操作、加工、處理懷一天然鈾混合物必須考慮杯一天然鈾混合物自身的均勻性控制，即要求保持該

混合物的完全均勻混合，考慮杯是否有從鈾中分離出來的可能性。

4.2.3制定工藝規(guī)范時，受控參數(shù)必須在次臨界限值的基礎(chǔ)上保留一定裕量，以應(yīng)付工藝參數(shù)的不確

定性和限值意外地被超過。

5次臨界限值(限值)

5.1限值的基本適用條件

5.2-5.5條給出了杯一天然鈾混合物的某些次臨界限值。這些限值必須在滿足下列基本條件的前

提F才能使用:

a.杯一天然鈾混合物單元的中子反射體和附近其他易裂變材料的反射作用，不大于緊貼包圍著該

單元的等效無限厚水反射層的反射作用;

b.懷一夭然鈾混合物保持完全均勻混合，懷沒有從鈾中分離出來;

c.混合物中的鈾必須是天然鈾。

5.2水中杯一天然鈾氧化物混合物均勻系統(tǒng)的限值

對((Pu02+U02)中Pu0:重量百分含量為3%,8%,15%和30%的水中杯一夭然鈾氧化物混合物均

勻系統(tǒng)，其質(zhì)量、體積、圓柱直徑、平板厚度、濃度及面密度限值如表1所列。表中對每一種Pu02重量百

分含量列出的限值均是分別對三種不同懷同位素組成給出的。在應(yīng)用這些限值時，計算杯同位素組成必

須將存在的任何，2ePu和’42Pu略去。

對((Pu02+U02)中Pu0:重量百分含量在3-30緯范圍內(nèi)變動的水中懷一天然鈾氧化物混合物均勻

系統(tǒng)，其質(zhì)量、圓柱直徑、平板厚度和面密度限值與Pu02重量百分含量的關(guān)系如圖1-5所示。每個圖

中示出的限值均是分別對三種不同懷同位素組成給出的。在應(yīng)用這些限值時，計算杯同位素組成亦必須

將存在的任何238Pu和242Pu略去。

要求均勻混合物(或漿液)中的懷一天然鈾材料微粒是均勻分布的，而且微粒直徑不大于127pm,即

能通過120目的網(wǎng)篩。

5.3干燥的和潮濕的懷一天然鈾氧化物混合物的質(zhì)量限值

對于干燥的和潮濕的杯一天然鈾氧化物均勻混合物，即輕度慢化的杯一天然鈾氧化物均勻混合物，其

P。和(Pu02+U02)的質(zhì)量限值如表2所列。這些限值適用于-Pu同位素組分大于2ePu同位素組分的

此類混合物。

5.4數(shù)量不限的懷一天然鈾氧化物混合物和硝酸鹽混合物中懷的重量百分含量限值

數(shù)量不限的[Pu02+UO2]混合物和[Pu(N03)4+UO2(NOs)2〕混合物中，杯的重量百分含量限值如

表3所列。這些限值適用于-Pu同位素組分大于2ePu同位素組分的此類混合物。這些限值不適用于單

質(zhì)杯與單質(zhì)鈾的混合物。

5.5水中杯一天然鈾氧化物混合物非均勻系統(tǒng)的限值

水中杯一天然鈾氧化物混合物非均勻系統(tǒng)的質(zhì)量、體積、圓柱直徑和平板厚度限值與氧化物混合物

中Pu0，重量百分含量的關(guān)系如圖6-，所示。每個圖中示出的限值均是分別對三種不同杯同位素組成

給出的。應(yīng)用圖中給出的限值時，不必考慮混合物物塊的尺寸和形狀，也不必考慮系統(tǒng)中水的慢化程度，

但計算懷同位素組成時必須將存在的任何238P0和’"2Pu略去。

注:圖7,8.9中適用于IOPu>}25%重量)及0"Pu}<15%(重量)的懷同位素組成的曲線，，不得外推到Puo,百分

含量超過18寫‘重量)的限制界線使用

GB15146.5一94

表1水中杯一天然鈾氧化物混合物均勻系統(tǒng)的次臨界限值

(除原子比是下限值外，其他數(shù)值均是上限值)

(PuO,+UO,)中的PuO，%

(重量)

38

1530z'

懷同位素組成，，

II.1I萬II1I可

杯(Pu)質(zhì)量,kg

氧化物(Puo,+UO,)質(zhì)量,kg

無限長圓柱直徑,cm

無限寬平板厚度，cm

體積，L

懷(Pu)濃度，g/1.

氧化物(Puo,+UO,)濃度，g/L

H，Pu原子比

杯(Pu)面密度,g/cm'

氧化物(Pu0,+UO,)面密度

g/cm,

0.731.352.00

27.551.375.9

24.330.834.8

11.014.917.4

23.544.863.4

6.8"8.19.3

257"305351

378032032780

0.270.380.47

10.214.417.7

0.611.061.53

8.615.121.7

19.824.927.5

8.211.212.9

14.025.934.4

6.98.29.4

97.3116134

378032102790

0.250.340.42

3.54.85.9

0.540.941.28

4.17.19.7

17.822.524.8

6.99.611.0

11.020.426.6

7.08.29.4

52.961.771.0

378032372818

0.250.330.41

1.92.53.1

0.500.871.16

1.93.34.4

16.221.023.4

5.98.79.9

8.516.821.6

7.08.19.3

26.530.735.2

378032532848

0.240.320.37

0.91.21.4

注”杯同位素組成

I一一z"Pu>2"Pu,

1一一2<1Pu妻15%(重量)和z"Pu(6寫(重量);

，一一2.oPu)25%(重量)和，"Pu《15%(重量).

2)當(dāng)(Puoz+U0,)中Pu0:重量百分含量為30%時，尺度和體積限值不能用于同位素組成I和.，除非是氧化

物濃度小于5700g/L(對同位素組成I)，或氧化物濃度小于4500g/L(對同位素組成1)

3)此濃度限值不適于Pu02/(Pu氏+U02)比值小于3寫(重量)的氧化物混合物，這是因為含大量鈾的材料中

225U的相對重要性增加。對Pu0:含量小于3%(重量)的((Pu02+UO2)混合物材料.其混合物中杯的百分含

量次臨界限值可在表3中找到。

表2輕度慢化的杯一天然鈾氧化物混合物孤立單元的次臨界限值

(適用于24lpU>zupU的杯同位素組成)

(Pu02+U0,)中的

Pu02，%重量)

381530

Pu質(zhì)量

kg

(Puo2+UO2)

質(zhì)量,kg

Pu質(zhì)量

kg

(Puo,+UO,)

質(zhì)量，kg

Pu質(zhì)量

kg

(Puo,+UOO

質(zhì)量，kg

Pu質(zhì)量

kg

(Puo,+Uo,)

質(zhì)量,kg

密度為理論密度的干燥

混合氧化物

(PUO,+U02)密度簇11

9/cm'

H:(PutU)二0

任意量均

為次臨界

任意量均

為次臨界

122172947.035526.198.6

密度為理論密度的潮濕

混合氧化物

(Puo,+U02)密度成

9.4g/cm3

O<H:(Pu+U)蕊0.45

236891949.470032.9249

23.388.1

Gs15146.5一94

續(xù)表2

(Puo,+U0,)中的

Pu0(重量)

381530

Pu質(zhì)量

kg

(Puo,+UOO

質(zhì)量，kg

Pu質(zhì)量

kg

(Puo,+UO,)

質(zhì)量,kg

Pu質(zhì)量

kg

(Pu0:十UO,)

質(zhì)量，kg

Pu質(zhì)量

kg

(P.O,+UO,)

質(zhì)量,kg

具有50%空隙的潮濕混

合氧化物粉末

(Pu0,+U0,)密度(4.7

g/cm'

0<H:(Pu+U)(0.45

88533447161228210277167.9256.6

表3數(shù)量不限的懷一天然鈾混合物中懷的百分含量次臨界限值U

(適用于z4lpu>2"'Pu的懷同位素組成)

混合物類型

懷的百分含量

Pu/(Pu+U),%重量)

(PUO,+UO)混合物

干操的氧化物混合物,H:(Pu+U)=0

潮濕的載化物混合物，O<H:(Pu+U)-<O.45

水中氧化物混合物

[N(NO,),+UO,(NO,),]混合物

4.4

1.8

0.13

0.65

注:1)這些限值不適用于單質(zhì)杯和單質(zhì)鈾混合物。

166

Gs15146.5一94

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曲線m'"Pu>i5%clf[f)和"1pu}s0(.(If)

曲線m-pu>z5%c重1)和'"Tu+s%"231

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(Puo,+UOilA合物中Pu0百分含t，“勸《重t)

圖1水中懷一天然鈾氧化物混合物均勻系統(tǒng)的質(zhì)量限值與

二氧化懷百分含量的關(guān)系

167

GIB15146.5一94

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懷同位素組成

曲線1’.Pu>.IPU

曲線D'0Pu>15%(ft)和“IPu‘6%(重t〕

曲線O('"Pu>25%(It)W'PUG15%(ft)

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(Puo"UOo混合物中Puo,,i分含.，%(重量)

圖2水中懷一天然鈾氧化物混合物均勻系統(tǒng)的體積限值與

二氧化懷百分含量的關(guān)系(見表1注2)

168

GD15146.5一94

壞同位素組成

一曲線I0}>'"Pu__

曲線m0'Pu>15%(V#)V'"Puce%(&t)

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(Puo"UO,)A合物+Pu0,8分含t%(重2)

圖3水中杯一天然鈾氧化物混合物均勻系統(tǒng)的圓柱直徑限值與

二氧化杯百分含量的關(guān)系(見表1注2)

Is9

GB15146.5一94

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(Puo,"U0,)混合物中Pu(】百分含t，%〔重t)

圖4水中懷一天然鈾載化物混合物均勻系統(tǒng)的平板厚度限值與

二氧化懷百分含量的關(guān)系(見表1注2)

170

Gs15146.5一94

0.5

下

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懷同位素組成

曲線f"'Pu>"'Pu

曲線a0'Pu>t5%($(lk).ia'"Pu<e0/a(重童)

曲線m""Pu>25"""(12)和'0Pu<Is%(IRa)

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(Puo,+UOJ混合物中Puo;f$".%(Ifa)

圖5水中懷一天然鈾氧化物混合物均勻系統(tǒng)的面密度限值與

二氧化懷百分含量的關(guān)系

171

GB15146.5一94

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工藝規(guī)范必須保留定裕t，以應(yīng)付工

藝參數(shù)的不確定性和限位意外地被超過

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(1】u認(rèn)十U認(rèn)，混合物中PuO百分含量.%(重盆戶

圖6水中懷一天然鈾氧化物混合物非均勻系統(tǒng)的質(zhì)量限值與

二氧化懷百分含量的關(guān)系

172

GB15146.5一94

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壞同位戒組成

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