DIN 25403-3-2000 Criticality safety in processing and handling fissile materials - Part 3 Criticality data for plutonium 239 metal light-water-mixtures《处理和搬运核燃料时的临界安全性 第3部分 钚239金属-.pdf

1、DEUTSCHE NORM September 2000Kritikalit tssicherheit bei der Verarbeitung undHandhabung von KernbrennstoffenTeil 3: Kritikalit tsdaten f rPlutonium 239-Metall-Leichtwasser-MischungenD25403-3ICS 27.120.30Criticality safety in processing and handling of fissilematerials Part 3: Criticality data for plu

2、tonium 239metal light-water-mixturesSret-criticit lors du traitement et du maniement decombustibles nuclaires Partie 3: Donnes de criticitpour les mlanges de plutonium 239 mtal et d eau lgreErsatz f rDIN V 25403-3:1995-08InhaltSeiteVorwort . 11 Anwendungsbereich . 22 Normative Verweisungen 23 Defini

3、tionen . 24KritischeWerte 24.1 Allgemeines 24.2 Kritische Werte f r homogene Plutonium 239-Metall-Leichtwasser-Mischungen in Abh ngigkeit von der Plutonium-Massenkonzentration 34.3 Kleinste kritische Werte f r Plutonium 239-Metall undhomogenePlutonium-Leichtwasser-Mischungen. 105 Sichere Werte . 10V

4、orwortDiese Norm wurde vom Fachbereich Kerntechnik, NMP 745 Kritikalit tssicherheit erstellt. Die Normenth lt grundlegende Daten zur Einhaltung der Kritikalit tssicherheit bei der Verarbeitung und Hand-habung von Kernbrennstoffen in Form von Plutonium-Metall-Leichtwasser-Mischungen.DIN 25403 Kritika

5、lit tssicherheit bei der Verarbeitung und Handhabung von Kernbrennstoffen bestehtaus:Teil 1: Grunds tzeTeil 2: Kritikalit tsdaten f r Uran 235-Metall-Leichtwasser-MischungenTeil 3: Kritikalit tsdaten f r Plutonium 239-Metall-Leichtwasser-MischungenTeil 4: Kritikalit tsdaten f r Urandioxid-Leichtwass

6、er-MischungenTeil 5: Kritikalit tsdaten f r Plutonium 239-Dioxid-Leichtwasser-MischungenTeil 6: Kritikalit tsdaten f r Plutonium 239-Nitrat-Leichtwasser-MischungenTeil 7: Kritikalit tsdaten f r niedrig angereicherte Urandioxid-Stabgitter in WasserTeil 8: Kritikalit tsdaten f r Uranylnitrat(100 % Ura

7、n 235)-Leichtwasser-MischungenFortsetzung Seite 2 bis 10Normenausschuss Materialpr fung (NMP) FB Kerntechnik im DIN Deutsches Institut f r Normung e. V. DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise,nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung

8、 e.V., Berlin, gestattet.Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinRef.-Nr. DIN 25403-3:2000-09Preisgr. 08 Vertr.-Nr. 0008nderungenGegen ber DIN V 25403-3:1995-08 wurden folgende nderungen vorgenommen:Tabellen und Bilder berarbeitet.Fr here AusgabenDIN 25403-3: 1975-08DIN V 25403

9、-3: 1995-06, 1995-081 AnwendungsbereichDie angegebenen Zahlenwerte und Kurven gelten f r isolierte Systeme aus homogen in Leichtwasser(H2O) verteiltem Plutonium-Metall mit den Massenanteilen 100 % Plutonium 239 und 95 % Plutonium239/5 % Plutonium 240 bei maximaler Reflexion durch Leichtwasser. Maxim

10、ale Reflexion wird erreichtdurch eine mindestens 30 cm dicke Wasserschicht der Dichte 1 g=cm3, die der Rechnung zu Grundeliegt.Bei Reflektoren aus anderem Material (z. B. Beton) sind die angegebenen Zahlenwerte und Kurven nichtuneingeschr nkt anwendbar.2 Normative VerweisungenDiese Norm enth lt durc

11、h datierte oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikatio-nen. Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationensind nachstehend aufgef hrt. Bei datierten Verweisungen geh ren sp tere nderungen oder berarbei-tungen dieser Publikatio

12、nen nur zu dieser Norm, falls sie durch nderung oder berarbeitung eingear-beitet sind. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation.DIN 25401-2, Begriffe der Kerntechnik Reaktorauslegung.DIN 25403-1, Kritikalit tssicherheit bei der Verarbeitung und Handhab

13、ung von Kernbrennstoffen Grunds tze.1 V.Strauch,K.H.Deutsch,W.Bernnat,J.Keinert,Aktualisierung der physikalisch/chemischenEigenschaften und der Kritikalit tsdaten bestimmter Spaltstoffe. SR 2010, Nukem GmbH, 63755Alzenau, September 1991.2 W. Heinicke, H. Krug, W. Thomas, W. Weber, B. Gmal, Handbuch

14、zur Kritikalit t, Gesellschaft f rReaktorsicherheit (GSR) mbH, 85748 Forschungsgel nde Garching, Dezember 1985.3 W. Bernnat, Kritikalit tsrechnungen f r homogene, wasserreflektierte Plutoniuml sungen f rDIN25403Teile3,5und6; Ver ffentlichung des Forschungsinstituts f r Kerntechnik und Energie-wandlu

15、ng e.V.; September 19971).3 DefinitionenF r die Anwendung dieser Norm gelten die Definitionen nach DIN 25401-2.4 Kritische Werte4.1 AllgemeinesDie im Folgenden angegebenen Daten wurden 3 entnommen. Die f r die unterschiedlichen Plutonium-Massenkonzentrationen berechneten H/Pu-Atomzahlverh ltnisse ba

16、sierten in 1 auf einer theoretischenDichte des Plutonium-Metalls von 19,6 g=cm3. Bei Anwendung dieser Norm sind die in DIN 25403-1fest-gelegten Grunds tze zu beachten.Seite 2DIN 25403-3:2000-091)Zu beziehen durch: Forschungsinstitut f r Kerntechnik und Energieumwandlung e.V. Stuttgart4.2 Kritische W

17、erte f r homogene Plutonium 239-Metall-Leichtwasser-Mischungen inAbh ngigkeit von der Plutonium-MassenkonzentrationDie Abh ngigkeit der kritischen Werte f r homogene Plutonium-Metall-Leichtwasser-Mischungen vonder Plutonium-Massenkonzentration ist in den Tabellen 1 und 2 und in Kurvenform in den Bil

18、dern 1 bis 4f r die Massenanteile 100 % Plutonium 239 und 95 % Plutonium 239, 5 % Plutonium 240 dargestellt. DieAnzahl der Dezimalstellen dient nur der Interpolation der Kurven in den Bildern 1 bis 5. Die Zahlen sinddie berechneten St tzstellen der Kurven in den Bildern 1 bis 5. Bild 5 zeigt den Zus

19、ammenhang zwi-schen Plutonium-Massenkonzentration und dem H/Pu-Atomzahlverh ltnis.Seite 3DIN 25403-3:2000-09Tabelle 1 Kritische Werte f r Plutonium 239-Metall-Leichtwasser-Mischungen in Abh ngigkeitvon der Plutonium-MassenkonzentrationPlutonium-Massenkon-zentrationKugelvolumenPlutonium-KugelmasseZyl

20、inderdurch-messerSchichtdickeAtomzahl-verh ltnisg=cm3lkgcmcmH/Pu0,015 51,216 0,768 32,56 17,32 1 767,60,02 28,957 0,579 26,47 13,37 1 325,40,025 20,908 0,523 23,47 11,41 1 060,00,03 16,880 0,506 21,66 10,22 883,10,035 14,495 0,507 20,44 9,41 756,80,04 12,933 0,517 19,57 8,82 662,00,045 11,836 0,533

21、18,90 8,38 588,30,05 11,025 0,551 18,39 8,02 529,30,065 9,525 0,619 17,35 7,30 406,90,08 8,884 0,711 16,85 6,91 330,30,10 8,053 0,805 16,20 6,46 264,00,15 7,273 1,091 15,52 5,93 175,50,20 6,899 1,380 15,16 5,65 131,30,30 6,478 1,943 14,75 5,33 87,10,50 5,941 2,971 14,24 4,95 51,70,70 5,528 3,869 13,

22、84 4,70 36,61,00 4,996 4,996 13,31 4,38 25,22,00 3,748 7,495 11,94 3,64 11,93,00 2,957 8,871 10,92 3,13 7,55,00 1,993 9,963 9,42 2,44 4,07,00 1,425 9,977 8,31 1,98 2,49,00 1,055 9,492 7,44 1,65 1,610,00 0,916 9,155 7,06 1,53 1,313,00 0,614 7,978 6,10 1,23 0,715,00 0,478 7,173 5,58 1,09 0,418,00 0,33

23、7 6,062 4,94 0,93 0,119,60 0,283 5,540 4,65 0,870,0Seite 4DIN 25403-3:2000-09Tabelle 2 Kritische Werte f r Plutonium(95 % Plutonium 239, 5 % Plutonium 240)-Metall-Leichtwasser-Mischungen in Abh ngigkeit von der Plutonium-MassenkonzentrationPlutonium-Massenkon-zentrationKugelvolumenPlutonium-Kugelmas

24、seZylinderdurch-messerSchichtdickeAtomzahl-verh ltnisg=cm3lkgcmcmH/Pu0,015 66,923 1,004 35,82 19,39 1 768,00,02 36,029 0,721 28,64 14,74 1 325,70,025 25,615 0,640 25,26 12,53 1 060,30,03 20,572 0,617 23,28 11,22 883,30,035 17,658 0,618 21,97 10,34 756,90,04 15,787 0,632 21,05 9,72 662,20,045 14,497

25、0,652 20,37 9,25 588,40,05 13,564 0,678 19,84 8,89 529,50,065 11,900 0,774 18,84 8,17 407,00,08 11,059 0,885 18,27 7,74 330,40,10 10,469 1,047 17,85 7,39 264,10,15 9,952 1,493 17,42 6,98 175,60,20 9,853 1,971 17,29 6,81 131,30,30 9,861 2,958 17,23 6,65 87,10,50 9,727 4,863 17,08 6,46 51,70,70 9,322

26、6,525 16,79 6,25 36,61,00 8,470 8,470 16,21 5,92 25,22,00 5,926 11,851 14,21 4,86 11,93,00 4,256 12,768 12,60 4,06 7,55,00 2,540 12,701 10,40 3,03 4,07,00 1,690 11,828 8,95 2,39 2,49,00 1,199 10,787 7,88 1,96 1,610,00 1,026 10,258 7,44 1,79 1,313,00 0,669 8,701 6,36 1,42 0,715,00 0,516 7,737 5,79 1,

27、24 0,418,00 0,359 6,465 5,09 1,05 0,119,60 0,300 5,877 4,78 0,970,0Seite 5DIN 25403-3:2000-09Bild 1 Kritische Kugelmassen mkvon maximal wasserreflektierten homogenenPlutonium-Metall-Leichtwasser-MischungenSeite 6DIN 25403-3:2000-09Bild 2 Kritische Kugelvolumina Vkvon maximal wasserreflektierten homo

28、genenPlutonium-Metall-Leichtwasser-MischungenSeite 7DIN 25403-3:2000-09Bild 3 Kritische Zylinderdurchmesser dkunendlich langer Zylinder von maximalwasserreflektierten homogenen Plutonium-Metall-Leichtwasser-MischungenSeite 8DIN 25403-3:2000-09Bild 4 Kritische Schichtdicken skunendlich ausgedehnter S

29、chichten von maximalwasserreflektierten homogenen Plutonium-Metall-Leichtwasser-MischungenSeite 9DIN 25403-3:2000-09Bild 5 Plutonium-Massenkonzentration als Funktion des H/Pu-Atomzahlverh ltnisses(H=Pu = 0 entspricht einer Metalldichte 5 = 19,6 g=cm3)4.3 Kleinste kritische Werte f r Plutonium 239-Me

30、tall undhomogene Plutonium-Leichtwasser-MischungenDie nachstehend in Tabelle 3 wiedergegebenen kritischen Werte sind die kleinsten, die f r Plutonium-Metall und f r homogene Plutonium-Leichtwasser-Mischungen erreicht werden k nnen.5 Sichere WerteIn einfachen F llen k nnen sichere unterkritische Para

31、meter durch Multiplikation der kritischen Gr enmit Sicherheitsfaktoren abgeleitet werden. F r die in dieser Norm behandelten Systeme werden daf r inAnlehnung an 2 die in Tabelle 4 genannten Sicherheitsfaktoren empfohlen. Dar ber hinaus kann dieAbleitung sicherer unterkritischer Werte durch Rechnung

32、erfolgen. Dabei darf der maximal zul ssigeMultiplikationsfaktor f r die hier angef hrten einfachen F lle 0,98 nicht berschreiten.Seite 10DIN 25403-3:2000-09Tabelle 3 Kleinste kritische Werte f r Plutonium-Metall undhomogene Plutonium-Leichtwasser-Mischungen (30 cm Wasserreflektor)Gr eFormel-zeichenE

33、inheitKleinster kritischerWertKleinster kritischerWert100 % Plutonium 239 95 % Plutonium 2395 % Plutonium 240Plutonium-Kugelmasse mkkg0,501)0,621)Kugelvolumen Vkl0,282)0,302)Zylinderdurchmesser dkcm4,652)4,782)Schichtdicke skcm0,872)0,972)Plutonium-Massenkonzentration ckg=cm30,007 2 0,007 81)bei rea

34、ktivster Konzentration2)bei Metalldichte 5 = 19,6 g=cm3Tabelle 4 SicherheitsfaktorenGr e Formelzeichen Beschr nkung SicherheitsfaktorKugelmasse mkVersehentliche Massenerh hung biszur Verdopplung nicht ausgeschlossen0,45Versehentliche Massenerh hungkonstruktiv ausgeschlossen0,80Kugelvolumen Vk0,75Zylinderdurchmesser dkk 50 cm 0,90 50 cm0,85Schichtdicke skk 3 cm 0,75 3 cm 0,85Massenkonzentration ck0,50