UDC 621. 039. 54 F 09 中华人民共和国国家标准 GB15146.5-94 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 Nuclear criticality safety for fissile materials outside reactors -Nuclear criticality control criteria and subcritical limits for plutonium-natural uranium mixtures 1994-07-07发布 1995-01-01实施 国家技术监督局 发布 中华人民共和国国家标准 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 GB 15146.594 Nuclear criticality safety for fissile materials outside reactors --Nuclear criticality control criteria and subcritical limits for plutonium-natural uranium mixtures 1主题内容与适用范围 本标准规定了操作、加工、处理环-关然铀混合物的核临界控制推则和几何形状简单的环-天然铀混 合物孤立单元的某些次临界限值。 本标准适用于反应堆外操作、加工和处理-天然铀混合物。 本标推不适用于在可控条件下组装这些材料（例如临界实验）。 2引用标准 GB15146.1反应堆外易裂变材料的核临界安全核临界安全行政管理规定 GB15146.2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 503术语 3.1受控参数 要求保持在规定限值之内的某个参数。 3.2次临界限值（限值） 给某个受控参数规定的能使某个系统在规定条件卜肾定处于次临界状态的限制数值。此限值已给 导出该限值时所采用的计算和实验数据的不确定度留有裕量，但未给意外事件（如投双批料或分析结果 的不准确等)留有裕量。 3.3面密度 垂直投影在某个平面单位面积上的易裂变材料质量。对于无限宽均一平板，面密度是平板厚度与平 板内易裂变材料浓度的乘积。 3.4天然铀 本标准中所说的天然铀是指铀-235同位素富集度等于或小于0.71%（重量)的铀。 4核临界控制准则 4.1行政管理准则 国家技术监督局1994-07-07批准 1995-01-01实施 1 GB 15146. 5--94 操作、加工、处理环-天然铀混合物的核临界安全行政管理必须遵循GB15146.1的规定。 4.2基本技术准则 4.2.1操作、加工、处理环-天然铀混合物的核临界控制基本技术准则必须符合GB15146.2的规定。 4.2.2操作、加工处理环-天然铀混合物必须考虑环-天然铀混合物自身的均匀性控制，即要求保持该 混合物的完全均匀混合，考虑是否有从铀中分离出来的可能性。 4.2.3制定工艺规范时，受控参数必须在次临界限值的基础上保留-一定裕量，以应付工艺参数的不确 定性和限值意外地被超过。 5次临界限值（限值） 5.1限值的基本适用条件sIC 5.2～5.5条给出了环-天然铀混合物的某些次临界限值。这些限值必须在满足下列基本条件的前 提下才能使用： a。环-天然铀混合物单元的中子反射体和附近其他易裂变材料的反射作用，不大于紧贴包围着该 单元的等效无限厚水反射层的反射作用； b，环-天然铀混合物保持完全均勾混合，环没有从铀中分离出来； c.混合物中的铀必须是天然铀。 5.2水中环-天然铀氧化物混合物均匀系统的限值 对（PuO,+UO,)中PuO，重量百分含量为3%、8%、15%和30%的水中-天然铀氧化物混合物均 勾系统，其质量、体积、圆柱直径、平板厚度，浓度及面密度限值如表1所列。表中对每一种PuO，重量百 分含量列出的限值均是分别对三种不同环同位素组成给出的。在应用这些限值时，计算环同位素组成必 须将存在的任何23Pu和242Pu略去。 对(PuO,十UO2)中PuO,重量百分含量在3～30%范围内变动的水中环-天然铀氧化物混合物均匀 系统，其质量、圆柱直径、平板厚度和面密度限值与PuOz重量百分含量的关系如图1～5所示。每个图 中示出的限值均是分别对三种不同同位素组成给出的。在应用这些限值时，计算环同位素组成亦必须 将存在的任何238Pu和242Pu略去。 要求均勾混合物（或浆液）中的-天然铀材料微粒是均匀分布的，而且微粒直径不大于127μm，即 能通过120目的网筛。 5.3干燥的和潮湿的环-天然铀氧化物混合物的质量限值 Pu和(PuO+UO,)的质量限值如表2所列。这些限值适用于240Pu同位素组分大于241Pu同位素组分的 此类混合物。 5.4数量不限的环-天然铀氧化物混合物和硝酸盐混合物中环的重量百分含量限值 数量不限的[PuO+UO,]混合物和[Pu(NO)+UO,(NO),]混合物中，环的重量百分含量限值如 表3所列。这些限值适用于240Pu同位素组分大于241Pu同位素组分的此类混合物。这些限值不适用于单 质环与单质铀的混合物。 5.5水中环-天然氧化物混合物非均匀系统的限值 水中环-天然铀氧化物混合物非均匀系统的质量，体积、圆柱直径和平板厚度限值与氧化物混合物 中PuO2重量百分含量的关系如图6～9所示。每个图中示出的限值均是分别对三种不同环同位素组成 给出的。应用图中给出的限值时，不必考虑混合物物块的尺寸和形状，也不必考虑系统中水的慢化程度， 但计算同位素组成时必须将存在的任何238Pu和242Pu略去。 注：图7、8、9中适用于240Pu≥25%（重量）及41Pu≤15%（重量）的环同位素组成的曲线亚，不得外推到PuO，百分 含量超过18%(重量)的限制界线使用。 2 GB 15146.5-94 表1水中环-天然铀氧化物混合物均匀系统的次临界限值 （除原子比是下限值外，其他数值均是上限值） (PuO),+UO2)中的 PuO2,% 3 8 15 302) (重量) 同位素组成1) 1 1 1 1 1 1 1 1 真 环(Pu)质量,kg 0.73 1.35 2.00 0.61 1.06 1.53 0. 54 0. 94 1.28 0. 50 0.87 1.16 氧化物(PuO，+UO,)质量，kg 8.6 15.1 21.7 4.1 7.1 9.7 1. 9 27.5 51.3 75.9 4. 4 无限长圆柱直径，cm 24.3 30.834.8 19.8 24. 9 27.5 17.8 22.5 24.8 16.2 21. 0 23.4 无限宽平板厚度，cm 11.0 14.9 17.4 8.2 11. 2 12.9 6.9 9. 6 11.0 5.9 8.7 66 体积,L 23. 5 44.8 63.4 14.0 25.9 34.4 11. 0 20.426.6 8.5 16.821.6 6.8" (Pu)浓度，g/L 8. 1 9. 3 6.9 8. 2 9. 4 7.0 8.2 9. 4 7.0 8.1 9. 3 氧化物(PuO2+UO2)浓度，g/L 2573) 305 351 97.3 116 134 52. 9 61.7 71.0 26.5 30.7 35.2 H：Pu原子比 378032032780 378032102790 37803237 2818 378032532848 (Pu)面密度，g/cm² 0. 27 0.380.47 0. 25 0.34 0.42 0. 25 0.33 0.41 0.24 0. 32 0.37 氧化物(PuOz+UO,)面密度 10.214.4 17.7 3. 5 4.8 5. 9 1. 9 2. 5 3.1 0. 9 1. 2 1. 4 g/cm" 注：1）环同位素组成： 240Pu>24iPu; （语重）%9nd（书重）%S之doz _240Pu≥25%(重量）和241Pu≤15%(重量）。 2）当(PuO,+UO2)中PuO，重量百分含量为30%时，尺度和体积限值不能用于同位素组成I和耳，除非是氧化 物浓度小于 5700g/L(对同位素组成 I),或氧化物浓度小于 4 500g/L(对同位素组成)。 3）此浓度限值不适于PuO,/(PuO，+UO,)比值小于3%（重量）的氧化物混合物，这是因为含大量铀的材料中 25U的相对重要性增加。对 PuO,含量小于 3%(重量)的(PuO,+UO,)混合物材料,其混合物中环的百分含 量次临界限值可在表3中找到。 表2轻度慢化的环-天然铀氧化物混合物孤立单元的次临界限值 （适用于240Pu>241Pu的环同位素组成） 3 8 15 30 (PuO＋ UO,）中的 PuO2,%(重量) Pu质量(PuOz+UO,)Pu质量PuO,+UOz)Pu质量(PuO,+UO,)Pu质量 (PuO2+UO2) kg 质量,kg 质量,kg 质量,kg 质量,kg kg kg kg 密度为理论密度的干燥 混合氧化物 任意量均 任意量均 (Pu,+UO,)密度≤11 122 1729 47.0 355 26.1 98.6 为次临界 为次临界 g/cm3 H: (Pu+U)=0 密度为理论密度的潮湿 混合氧化物 (PuO,+UOz)密度≤ 236 8919 49. 4 700 32.9 249 23.3 88.1 9. 4 g/cm² 0<H : (Pu+U)≤0. 45 3 GB 15146.5—94 续表 2 3 8 15 30 （PuO, ＋ UO