GB 15146《反应堆外易裂变材料的核临界安全》迄今已经发布了11个部分,GB 15146对反应堆外易裂变材料操作、加工、处理、贮存和运输的核临界安全提出了要求和建议。本部分为GB 15146的第2部分。本部分代替GB 15146.2-1994《反应堆外易裂变材料的核临界安全 易裂变材料操作、加工、处理的基本技术准则与次临界限值》。本部分于1994年首次发布。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。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)。本部分与GB 15146.2-1994相比主要变化如下：———增加了前言和附录C(资料性附录)；———将“计算方法的验证”(1994版)改为“计算方法的确认”(本版第5章)，并增加了一般要求；———将233U的次临界限量列入本版第6章；———对助动词“必须”改为“应当”、“宜”或“可以”。 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 GB15146.2-2008 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS 27.120.30
中华人民共和国国家标准
GB15146.22008
代替GB15146.2—1994
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
Nuclear criticality safety for fissile materials outside reactors-Part 2:Basic technical practices and snhcritical limits forhandling,processingandope
2008-09-19发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2009-08-01实施
2规范性引用文件
3术语和定义
4基本技术规则
5计算方法的确认
6易裂变核素的单参数限值
7多参数控制
...++.
附录A（资料性附录）可能造成工艺条件变化的典型事件附录B（资料性附录）计算方法确认示例，附录C（资料性附录）关于计算方法的讨论参考文献
GB15146.2—2008
本部分的全部技术内容为强制性，前言
GB15146.2—2008
GB15146《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：GB15146.1：第1部分：核临界安全行政管理规定（代替GB15146.1—1994）GB15146.2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（代替GB15146.2—1994)
GB15146.3第3部分：易裂变材料贮存的核临界安全要求（代替GB15146.3—1994）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GB15146.5环-天然铀混合物的核临界控制准则和次临界限值GB/T15146.6硼硅酸盐玻璃拉希环及其应用准则GB15146.7次临界中子增殖就地测量安全规定GB15146.8第8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GB15146.8—1994)
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GB/T15146.11基于限制和控制慢化剂的核临界安全本部分为GB15146的第2部分。
本部分代替GB15146.2一1994反应堆外易裂变材料的核临界安全易裂变材料操作、加工、处理的基本技术准则与次临界限值》。本部分与GB15146.2—1994相比主要变化如下：——增加了前言和附录C(资料性附录)；将“计算方法的验证”（1994版）改为“计算方法的确认”（本版第5章），并增加了一般要求；一将23U的次临界限量列人本版第6章；对助动词“必须”改为“应当”“宜”或“可以”。本部分的附录A、附录B和附录C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：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：谥凤官、朱庆福、乔录成。本部分于1994年首次发布。
1范围
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
GB15146.2—2008
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便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。GB15146.5反应堆外易裂变材料的核临界安全环-天然铀混合物的核临界控制准则和次临界限值
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kereffectivemultiplicationfactor（ker）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criticalityaccident
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nuclearcriticality safety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
controlledparameter
受控参数
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subcriticallimit
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
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面密度arealdensity
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calculationalmethod
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bias
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
uncertainty in thebias
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
area（orareas）ofapplicability适用范围
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（ken）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。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
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；
e）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；f）其他手段。
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k的影响。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。设计设备的儿何尽寸时，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儿何尺寸和核特性，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
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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5章的规定通过与实验数据的比较证明为有效的。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B)。通常，宜利用临界状态下实验系统的k计算值来表示计算结果与实验结果之间的相关关系，这种情况下，偏倚就是k的计算值相对于1的偏差。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。
应利用偏倚便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k（或其他相关参数）的扣除量，这些不确定度包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人的不确定度等。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k（或其他相关参数）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B和附录C)。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
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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；b)
说明计算方法的适用范围；
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
6.2、6.3、6.4、6.5和6.6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5章的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k的增加时，上述限值才允许应用。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，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1中的任一限值都可以使用。如果-240的浓度大于环-241的浓度，并在计算质量或浓度时把-241当作环-239，则-239的限值也可用于各种环同位素的混合物。（对于同位素混合物中-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1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，-233、铀-235和环-239的次临界质量限值分别是0.50kg、0.70kg和0.45kg并且与化学组成无关。表1易裂变核素均一水溶液的单参数限值参数
易裂变核素的质量/kg
溶液圆柱的直径/cm
溶液平板的厚度/cm
溶液的体积/L
易裂变核素的浓度/（g/L）
氢与易裂变核索原子数的比
易裂变核素的面密度/（g/cm）
a下限值。
6.4含水混合物的富集度限值
233UO(NO）2
次临界限值
235UO,F2
25UO2(NO）2
239Pu(NOg)
表2列出了与水均匀混合的铀金属和几种铀化合物的铀-235富集度限值。这里，混合物中的铀金属和铀化合物的质量或浓度不受限制。注：计算这些限值时，将“均匀”混合物中的干UO的平均粒径归一化为60μm。UO（NO，），的二水水合物的平均粒径约为100μm。硝酸盐混合物中各不同的氢与铀-235原子数的比（H/U）都是在0.32cm厚的聚乙烯球壳反射条件下得到的。
6.5金属单体
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表2与水均匀混合的金属和几种铀化合物的铀-235寓集度限值金属或化合物
铀金属
UOg，UO或UO
UO,（NO）2
235U富集度限值/%
表3列出的质量限值和富集度限值适用于无凹面的单个部件，并可推广适用于单个小部件堆，条件是小部件之间无散置的慢化材料。如果计算质量时把铀-234当作铀-233或铀-235，则钟-233和铀-235的限值也适用于-233或铀235与铀-234、铀-236或铀-238的混合物。如果-240的浓度大于环-241的浓度，并在计算质量时把所有同位素都当作环-239.则环-239的限值也适用于环同位素的混合物。可以按同位素组成对密度限值进行调整。
表3金属单体的单参数限值
易裂变核素的质量/kg
圆柱直径/cm
平板厚度/cm
铀的235U富集度质量分数/%
质量和尺寸限值有效时的最大密度/（g/cm）6.6氧化物
次临界限值
2a9 Pu
表4和表5的限值仅适用于水的质量分数低于1.5%的氧化物。其中的质量限值适用于无凹面的单个部件，并可推广应用于单个小部件堆，条件是小部件之间无附加的散置慢化材料。以核素质量和以氧化物（包括湿气)质量给出的质量限值是等效的。应该强调的是，表4和表5中的限值只有在规定的整体密度限制得到满足的条件下才可以使用2。当水的质量分数限制在1.5%以下时，表2中的氧化物的235U富集度限值可以增加到3.2%。7多参数控制
7.1限值应用一般要求
7.1～7.4给出了特别有用的几个多参数控制例子。这些限值都是用满足第5章的要求的计算方法算出的。仅当能够证明系统周围的材料使有效增殖因子（k。f）的增加不大于紧包着该系统的无限厚水层使的增加时，上述限值才允许应用。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某一限值被意外超过。
2）使用者应当注意，材料（特别是UO,）的密度可能会超过表4中的全密度，表4中的限值对于高度压实的氧化物是不适用的。
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ond sra
(m-9D)160\0-1
conses
2-912900-1
(m-S\1)990'0-1
(m-91)9800-1
(m-s')950'0-1
conset
ronse3
soncta
2-129900-
(m-9D9800-
81/善
7.2低富集度的金属铀-水混合物和铀氧化物-水混合物GB15146.2—2008
多参数控制的一种用法是同时控制铀的铀-235富集度和第6章中规定的一个参数。图1～图5分别给出了水栅的铀-235质量、圆柱直径、平板厚度、体积和面密度等参数的次临界限值与富集度的关系，它们适用于各种尺寸和各种形状的铀金属或铀氧化物（UO，）小块与水组成的系统。400
氧化物
铀-235富度/%
图1铀水栅的质量限值
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铀-235富集度/%
2铀水栅的圆柱直径限值
氧化物
铀-235富集度/%
铀水栅的平板厚度限值
氧化物
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