Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы учёта и контроля делящихся материалов в производстве. Учебное пособие
.pdf
H2, содержащийся в водородсодержащих материалах, если от-
Материалы
Наименование
Ядерные
Pu, U, U
233
, U
235
, Th, Np
237
, Am
241
, Am
243
, Cf
252
Специальные
неядерные
Li6, T, D, за исключением дейтерия, содержащегося в легкой воде, а также дейтерия, содержащегося в тяжелой воде,
применяемой в качестве замедлителя в ядерных реакторах,
D2O
11
носительное изотопное содержание дейтерия не превышает 50 % атомных;
ядерные материалы, содержащиеся в радиоактивных отходах
(РАО), находящихся в пунктах хранения РАО.
Таблица 2.1
Перечень ядерных и специальных неядерных материалов,
подлежащих учету и контролю
Если масса ЯМ на предприятии меньше указанных в табл. 2.2 значений, то они подлежат учѐту и контролю в соответствии с требованиями, предъявляемыми к учѐту радиоактивных веществ.
2.2. Категоризация ядерных материалов
Категоризация ЯМ необходима, прежде всего, для того, чтобы сосредоточить внимание на установках, содержащие ядерные материалы,
которые можно достаточно просто перевести в оружейные формы.
Рассмотрим, по каким правилам строится категоризация ядерных
материалов. Надо отметить, что принятая у нас система во многом заимствована от системы категоризации ядерных материалов в США, которая разработана для использования на предприятиях Министерства
Энергетики США.
В распоряжении Министерства Энергетики США имеется сеть национальных лабораторий и промышленных предприятий. Оно также занимается вопросами вооружений (ядерное оружие). Именно к ним имеет отношение эта категоризация.
Таблица 2.2
№
Ядерный материал
Минимальное ко-
личество
Последняя значащая
цифра массы ЯМ в от-
четных документах
1
Pu
15 г
1 г
2
U
233
15 г
1 г
3
Уран с обогащением по изотопу U
235
больше 10 %
15 г
по изотопу U-235
1 г
4
Уран с обогащением по изотопу U
235
не больше 10 %. но
больше природного
15 г
по изотопу U
235
0,1 кг
5
Np
237
15 г
1 г
6
Совокупность ядерных материалов, перечисленных в
п.п. 1–5 табл. 2.2.
15 г
по сумме масс Pu,
U
233
, Np
237
и U
235
1 г
7
Am
241
1,0 г
0,1 г
8
Am
243
1,0 г
0,1 г
9
Cf
252
0,001 г
0,000001 г
10
Уран с содержанием изотопа U
235
не больше 0,72 %
500 кг
1 кг
11
Th
500 кг
1 кг
12
Li6
1,0 кг
0,1 кг
13
H3
0,2 г
0,01 г
14
H2, за исключением дейте-
рия в тяжелой воде
2г
0,1 г
15
D2O
200 кг
1 кг
12
Минимальные количества ядерных материалов, начиная с которых
они подлежат государственному учѐту и контролю
Категоризация установок, относящихся к Министерству Энергетики США, осуществляется в соответствии с критерием привлекательности и количеством ЯМ, находящихся в них. В качестве примера рассмотрим таблицу категорий, которая применяется Министерством
Энергетики Соединенных Штатов в отношении контроля и учѐта ЯМ
(см. табл. 2.3). Эта таблица может служить неким справочным пособием
для того, чтобы понять, какие установки требуют к себе наибольшего
13
внимания, контроль и учѐт каких ядерных материалов должен быть налажен в первую очередь.
Отметим, что здесь категоризация осуществлена двумя параметрами. Первый параметр, обозначаемый цифрой – это параметр количественный. В зависимости от количества ЯМ установка, содержащая определенное количество ядерных материалов, относите к I, II, III, IV категории. А вот второй параметр используется для характеристики привлекательности ЯМ. Привлекательность оценивается с точки зрения скорости
перевода ЯМ в форму, пригодную для изготовления ядерного оружия.
В этой связи к категории «А» относится ЯМ, которые имеют оружейное происхождение. Это само оружие и его компоненты. К категории «В» относятся все те материалы, которые могут быть путем очень
несложной переработки (переплав, простая химическая обработка) переведены в оружейные формы. Оружейные формы для ядерного материала типа урана и плутония – это, прежде всего металл, или сплавы в
виде отдельных компонентов, слитков, стружки и др. Материалы, которые используются для исследовательской деятельности, имеют, как
правило, категорию «С» и ниже.
Следует обратить особое внимание на то, что в табл. 2.3 категоризации все, что связано с ОЯТ имеет наименьший уровень привлекательности. Причина проста. Его самозащищенность, по сути, исключает возможность хищений или возможность какого-то неправильного
использования. За исключением проблемы, связанной с радиационным
терроризмом. Поэтому в основе категоризации установок, находящихся
в ведении Министерства Энергетики США, положен принцип привлекательности свежих ЯМ.
Рассмотрим, категоризацию, которая приведена в табл. 2.3 для плутония в мирной области. Наивысшая категория привлекательности (материал, который находится в виде узлов, компонентов, слитков) – категория «В». По количественному параметру категоризация начинается с
2 кг плутония. То есть, если имеется 2 кг плутония (или больше) в виде
стружки, слитков и т. д., мы обязаны применить комплекс мер по учету,
контролю и физической защите этого материала, который соответствует
материалу одной из наивысших категорий привлекательности.
В России принята категоризация ЯМ, которая очень схожа с категоризацией, действующей в США (см. табл. 2.4–2.7). Категории ЯМ устанавливаются в зависимости от формы продукта, содержащего ядерный материал, типа ядерного материала и их массы. В соответствии с
категоризацией ЯМ у нас в стране устанавливаются требования к их физической защите, учѐту и контролю.
Таблица 2.3
Тип материалов
Уровень при-
влекательности
Категория Pu/ U
233
(кол-во в кг)
Категория U
235
, содержащегося
в материале (кол-во в кг)
Другие ядерные
материалы
I
11
111
IV*
I
II
III
IV*
IV
Оружие.
Оружие в сборе и устройства для ис-
пытаний.
А
Любые
кол-ва
нп
нп
нп
Любые
кол-ва
нп
нп
нп
нп
Чистые материалы.
Основные узлы и компоненты, слит-
ки, перерабатываемый металл, прямо
обратимый материал.
В
≥2
≥0.4
<2
≥0.2
<0.4
<0.2
≥5
≥1
<5
≥0,4
<1
<0,4
нп
Высококачественный материал. Кар-
биды, оксиды, растворы (>25 г/л),
нитраты и т.п., топливные элементы
и сборки, сплавы и смеси, UF
4
и UF
6
(>50 % U
235
)
С
≥6
≥2
<6
≥0.4
<2
<0.4
≥20
≥6
<20
≥2
<6
<2
нп
14
Категории ядерных материалов в соответствии с Директивой Министерства Энергетики США
«Control and Accountability of Nuclear Materials», U.S. Department of Energy. Order DOE 5633JB, September 7, 1994)
Тип материалов
Уровень при-
влекательности
Категория Pu/ U
233
(кол-во в кг)
Категория U
235
, содержащегося
в материале (кол-во в кг)
Другие ядерные
материалы
I
II
III
IV*
I
II
III
IV*
IV
Низкокачественный материал. Рас-
творы (1–25 г/л), отходы производст-
ва, требующие значительной перера-
ботки, умеренно облученный матери-
ал, Pu
238
(исключая отходы) UF
4
и
UF
6
(≥20 %, <50 % U
235
).
D
нп
≥16
≥3
<16
<3
нп
≥50
≥8
<50
<8
нп
Любые другие материалы, высокооб-
лученные, растворы (<1 г/л), уран,
содержащий <20 % U
235
(любые фор-
мы и количества).
Е
нп
нп
нп
Учет,
кол-ва
нп
нп
нп
Учет,
кол-ва
Учет,
кол-ва
15
* нижний уровень для категории IV равен учетным количествам, нп – не применимо
Продукты
Ядерные материалы
Масса ядерных мате-
риалов
Металлические продукты:
металлические изделия, заготовки, слитки, крупка, сплавы и
смеси, топливные элементы и
сборки, содержащие металлическое и интерметаллидное топливо, бракованные изделия и
отходы, перерабатываемые путем переплавки без растворения
Pu и U
233
Не менее 2 кг по сумме
масс Pu и U
233
ВОУ
Не менее 5 кг по изотопу U
235
Смесь, совокупность
Pu, U
233
, ВОУ и других
ядерных материалов
Не менее 2 кг по сумме
масс Pu, U
233
, U
235
,
Np
237
, Am, Cf
Продукты с высоким содержанием ядерных материалов: карбиды, оксиды, хло-
риды, нитриды, фториды, их
сплавы и смеси, топливные
элементы и сборки, содержащие
топливо из вышеупомянутых
соединений, а также другие
продукты с концентрацией (содержанием) ядерных материалов не менее 25 г/л
(25 г/кг)
Pu и U
233
Не менее 6 кг по сумме
масс Pu и U
233
ВОУ
Не менее 20 кг по изотопу U
235
Смесь, совокупность
Pu, U
233
, ВОУ и других
ядерных материалов
Не менее 6 кг по сумме
масс Pu, U
233
, U
235
,
Np
237
, Am, Cf
Продукты
Ядерные материалы
Масса ядерных мате-
риалов
Металлические продукты: ме-
таллические изделия, заготовки,
слитки, стружка, сплавы и смеси, топливные элементы и
сборки, содержащие металлическое и интерметаллидное топливо, бракованные изделия и
отходы, перерабатываемые путем переплавки без растворения
Pu и U
233
Не менее 0,5 кг, но
меньше 2 кг по сумме
масс Pu и U
233
ВОУ
Не менее 1 кг, но меньше 5 кг по изотопу U
235
Смесь, совокупность
Pu, U
233
, ВОУ и других
ядерных материалов
Не менее 0,5 кг, но
меньше 2 кг по сумме
масс Pu, U
233
, U
235
,
Np
237
, Am, Cf
Продукты с высоким содержанием ядерных материалов: карбиды, оксиды, хло-
Pu и U
233
Не менее 2 кг, но
меньше 6 кг по сумме
масс Pu и U
233
16
Таблица 2.4
Ядерные материалы категории 1
Таблица 2.5
Ядерные продукты категории 2
риды, нитриды, фториды, их
сплавы и смеси, топливные
элементы и сборки, содержащие
топливо из вышеупомянутых
соединений, а также другие
продукты с концентрацией (содержанием) ядерных материалов не менее 25 г/л
(25 г/кг)
ВОУ
Не менее 6 кг, но меньше 20 кг по изотопу
U
235
Смесь, совокупность
Pu, U
233
, ВОУ и других
ядерных материалов
Не менее 2 кг, но меньше 6 кг по сумме масс
Pu, U
233
, U
235
, Np
237
,
Am, Cf
Продукты с низким содержанием ядерных материалов:
отходы, требующие сложной
обработки, продукты с концентрацией (содержанием)
ядерного материала от 1 до
25 г/л (от 1 до 25 г/кг)
Pu и U
233
Не менее 16 кг по сумме масс Pu и U
233
ВОУ
Не менее 50 кг по изотопу U
235
Смесь, совокупность
Pu, U
233
, ВОУ и других
ядерных материалов
Не менее 16 кг по сумме масс Pu, U
233
, U
235
,
Np
237
, Am, Cf
Продукты
Ядерные материалы
Масса ядерных мате-
риалов
Металлические продукты: ме-
таллические изделия, заготовки,
слитки, крупка, сплавы и смеси,
топливные элементы и сборки,
содержащие металлическое и
интерметаллидное топливо,
бракованные изделия и отходы,
перерабатываемые путем переплавки без растворения
Pu и U
233
Не менее 0,2 кг, но
меньше 0,5 кг по сумме
масс Pu и U
233
ВОУ
Не менее 0,5 кг, но
меньше 1 кг по изотопу
U
235
Смесь, совокупность
Pu, U
233
, ВОУ и других
ядерных материалов
Не менее 0,2 кг, но
меньше 0,5 кг по сумме
масс Pu, U
233
, U
235
,
Np
237
, Am, Cf
Продукты с высоким содержанием ядерных материалов: карбиды, оксиды, хло-
риды, нитриды, фториды, их
сплавы и смеси, топливные
элементы и сборки, содержащие
топливо из вышеупомянутых
соединений, а также другие
продукты с концентрацией (содержанием) ядерных материалов не менее 25 г/л
(25 г/кг)
Pu и U
233
Не менее 0,5 кг, но
меньше 2 кг по сумме
масс Pu и U
233
ВОУ
Не менее 2 кг, но меньше 6 кг по изотопу U
235
Смесь, совокупность
Pu, U
233
, ВОУ и других
ядерных материалов
Не менее 0,5 кг, но
меньше 2 кг по сумме
масс Pu, U
233
, U
235
,
Np
237
, Am, Cf
17
Таблица 2.6
Ядерные материалы категории 3
Продукты с низким содержанием ядерных материалов:
отходы, требующие сложной
обработки, продукты с концентрацией (содержанием)
ядерного материала от 1 до
25 г/л (от 1 до 25 г/кг)
Pu и U
233
Не менее 3 кг, но меньше 16 кг по сумме масс
Pu и U
233
ВОУ
Не менее 8 кг, но меньше 50 кг по изотопу
U
235
Смесь, совокупность
Pu, U
233
, ВОУ и других
ядерных материалов
Не менее 3 кг, но меньше 16 по сумме масс Pu,
U
233
, U
235
, Np
237
, Am, Cf
Продукты
Ядерные материалы
Масса ядерных мате-
риалов
Металлические продукты: ме-
таллические изделия, заготовки,
слитки, крупка, сплавы и смеси,
топливные элементы и сборки,
содержащие металлическое и
интерметаллидное топливо,
бракованные изделия и отходы,
перерабатываемые путем переплавки без растворения
Pu и U
233
Не более 0,2 кг
по сумме масс Pu и U
233
ВОУ
Не более 0,5 кг по изотопу U
235
Смесь, совокупность
Pu, U
233
, ВОУ и других
ядерных материалов
Не более 0,2 кг по сумме масс Pu, U
233
, U
235
,
Np
237
, Am, Cf
Продукты с высоким содержанием ядерных материалов: карбиды, оксиды, хло-
риды, нитриды, фториды, их
сплавы и смеси, топливные
элементы и сборки, содержащие
топливо из вышеупомянутых
соединений, а также другие
продукты с концентрацией (содержанием) ядерных материалов не менее 25 г/л
(25 г/кг)
Pu и U
233
Не более 0,5 кг по сумме масс Pu и U
233
ВОУ
Не более 2 кг по изотопу U
233
Смесь, совокупность
Pu, U
233
, ВОУ и других
ядерных материалов
Не более 0,5 кг по сумме масс Pu, U
233
, U
235
,
Np
237
, Am, Cf
Продукты с низким содержанием ядерных материалов:
отходы, требующие сложной
обработки, продукты с концентрацией (содержанием)
ядерного материала от 1 до
25 г/л (от 1 до 25 г/кг)
Pu и U
233
Не более 3 кг по сумме
масс Pu и U
233
ВОУ
Не более 8 кг по изотопу U
233
Смесь, совокупность
Pu, U
233
, ВОУ и других
ядерных материалов
Не более 3 кг по сумме
масс Pu, U
233
, U
235
,
Np
237
, Am, Cf
Все другие продукты, включая:
продукты, содержащие Pu,
U
233
, ВОУ с концентрацией (со-
Суммарная масса всех ядерных материалов не
менее минимальных значений, приведенных в
табл. 2.2
18
Таблица 2.7
Ядерные материалы категории 4
держанием) менее 1 г/л (1 г/кг).
любые соединения урана
обогащением менее 20 %.
любые продукты с мощно-
стью поглощенной дозы на расстоянии 1 м без защиты не менее 1 Гр/ч = 100 рад/ч.
любые соединения:
плутония с содержанием
изотопа Pu
238
более 80%:
тория, Np
237
. Am
241
,
Am
243
и Cf
252
.
специальные неядерные ма-
териалы и любые их соединения
19
Возможны случаи, когда в рассматриваемой зоне находятся личные
продукты, различные типы ЯМ. В этой ситуации, определяя категорию
имеющихся ЯМ, следует исходить из суммарной массы ЯМ каждого
продукта и указанных в табл. 2.4–2.7 количественных пределов масс
ЯМ тех продуктов, которые попадают в более высокую категорию.
3. МЕТОДЫ И ПРОЦЕДУРЫ ИЗМЕРЕНИЙ,
20
ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ЦЕЛЯХ УЧЁТА И КОНТРОЛЯ
ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В основе современных систем учѐта и контроля ЯМ во всех развитых странах, в том числе и у нас лежит принцип измеряемого материального баланса.
В новой системе учѐта основной упор делается на измерения ЯМ.
Естественно, что при этом масштабы измерений ЯМ резко возрастают.
Кроме того, сами измерения ЯМ процедура относительно длительная и небезопасная (особенно, если речь идет о плутонии). Поэтому все
усилия предпринимаются к тому, чтобы свести измерения ЯМ к необходимому минимуму. А непрерывность знаний относительно ЯМ обеспечивается за счет применения других средств контроля (например,
средств контроля доступа к системам, содержащим материал).
3.1. Учѐтные и подтверждающие измерения
В условиях массовых измерений ЯМ принято разделять цель измерений: либо измерение направлено на получение ранее не имеющихся
данных, как, например, это имеет место на заводах-производителях, либо цель измерения заключается в подтверждении уже имеющихся данных о ядерном материале. Соответственно измерения могут быть учѐтные или подтверждающие.
Учѐтные измерения – измерения параметров партии ЯМ, результаты которых (включая погрешность измерений) вносятся в учетные документы как паспортные значения.
Последующее учетное измерение отменяет результат предыдущего.
При учетных измерениях измеряют все ЯМ (100 % выборка).
Подтверждающие измерения – измерения параметров партии
ядерных материалов или атрибутивных признаков ядерных материалов,
с целью подтверждения полученных ранее учетных данных.
Допустимые границы статистического разброса между учѐтным и
подтверждающим измерениями определяются, как правило, 99% доверительным интервалом. Если расхождение выходит за рамки этого доверительного интервала, выполняется новое учетное измерение.
Пример 1. Рассмотрим, каким образом происходит применение вы-
борочных измерений делящихся материалов. Предположим, что ядерный материал помещен в два хранилища. В одном хранилище с материалом осуществлялись определенные действия (материалы поступали
и отправлялись). Во втором хранилище никаких операций с материалом
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]