1、DEUTSCHE NORM September 2000Kritikalit tssicherheit bei der Verarbeitung undHandhabung von KernbrennstoffenTeil 6: Kritikalit tsdaten f rPlutonium 239-Nitrat-Leichtwasser-MischungenD25403-6ICS 27.120.30Criticality safety in processing and handling of fissilematerials Part 6: Criticality data forplut
2、onium 239 nitrate light-water-mixturesSret-criticit lors du traitement et du maniement decombustibles nuclaires Partie 6: Donnes decriticit pour les mlanges de nitrate de plutonium 239 etd eau lgreErsatz f rDIN V 25403-6:1995-06InhaltSeiteVorwort . 11 Anwendungsbereich . 22 Normative Verweisungen 23
3、 Definitionen . 24KritischeWerte 34.1 Allgemeines 34.2 Kritische Werte f r homogene Plutonium 239-Nitrat-Leichtwasser-Mischungen in Abh ngigkeit von derPlutonium-Massenkonzentration . 34.3 Kleinste kritische Werte f r homogenePlutonium-Nitrat-Leichtwasser-Mischungen. 105 Sichere Werte . 10VorwortDie
4、se 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 239-Nitrat-Leichtwasser-Mischungen.DIN 25403 Kritikalit t
5、ssicherheit 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-Leichtwasser-Mi
6、schungenTeil 5: Kritikalit tsdaten f r Plutonium 239-Dioxid-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 mi
7、t Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e.V., Berlin, gestattet.Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinRef.-Nr. DIN 25403-6:2000-09Preisgr. 08 Vertr.-Nr. 0008Teil 6: Kritikalit tsdaten f r Plutonium 239-Nitrat-Leichtwasser-MischungenTeil 7: Kritikalit tsdaten f r
8、niedrig angereicherte Urandioxid-Stabgitter in WasserTeil 8: Kritikalit tsdaten f r Uranylnitrat (100 % Uran 235)-Leichtwasser-MischungennderungenGegen ber DIN V 25403-6:1995-08 wurden folgende nderungen vorgenommen:Bilder und Tabellen berarbeitet.Fr here AusgabenDIN 25403-6: 1977-01DIN V 25403-6: 1
9、995-061 AnwendungsbereichDie angegebenen Zahlenwerte und Kurven gelten f r isolierte Systeme aus homogen in Leichtwasser(H2O) verteiltem Plutonium-Nitrat mit den Massenanteilen 100 % Plutonium 239 und 95 % Plutonium239, 5 % Plutonium 240 bei maximaler Reflexion durch Leichtwasser. Maximale Reflexion
10、 wird praktischerreicht durch eine mindestens 30 cm dicke Wasserschicht der Dichte 1 g=cm3, die der Rechnung zuGrunde liegt.Bei Reflektoren aus anderem Material (z. B. Beton) sind die angegebenen Zahlenwerte und Kurven nichtuneingeschr nkt anwendbar.2 Normative VerweisungenDiese Norm enth lt durch d
11、atierte 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 Publikationen
12、 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 Handhabung
13、 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, Han
14、dbuch 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-
15、wandlung e.V.; September 19971).3 DefinitionenF r die Anwendung dieser Norm gelten die Definitionen nach DIN 25401-2.Seite 2DIN 25403-6:2000-091)Zu beziehen durch: Forschungsinstitut f r Kerntechnik und Energieumwandlung e.V. Stuttgart4 Kritische Werte4.1 AllgemeinesDie im Folgenden angegebenen Date
16、n wurden 3 entnommen. Die f r die unterschiedlichen Plutonium-Konzentrationen berechneten H=Pu-Atomzahlverh ltnisse basierten in 1 auf einer theoretischen Dichtedes Pu NO345 H2O = von 2,90 g=cm3. Bei Anwendung dieser Norm sind die in DIN 25403-1 festgeleg-ten Grunds tze zu beachten.4.2 Kritische Wer
17、te f r homogene Plutonium 239-Nitrat-Leichtwasser-Mischungenin Abh ngigkeit von der Plutonium-MassenkonzentrationDie Abh ngigkeit der kritischen Werte f r homogene Plutonium-Nitrat-Leichtwasser-Mischungen von derPlutonium-Massenkonzentration ist in den Tabellen 1 und 2 und in Kurvenform in den Bilde
18、rn 1 bis 4 dar-gestellt. Die Anzahl der Dezimalstellen dient nur der Interpolation der Kurven in den Bildern 1 bis 5. DieZahlen sind die berechneten St tzstellen der Kurven in den Bildern 1 bis 5. Bild 5 zeigt den Zusammen-hang zwischen Plutonium-Massenkonzentration und dem H=Pu-Atomzahlverh ltnis.S
19、eite 3DIN 25403-6:2000-09Tabelle 1 Kritische Werte f r homogene Plutonium-Nitrat-Leichtwasser-Mischungen(100 % Plutonium 239) in Abh ngigkeit von der Plutonium-MassenkonzentrationPlutonium-Massen-konzentrationKugelvolumenPlutonium-KugelmasseZylinder-durchmesserSchichtdickeAtomzahl-verh ltnisg=cm3lkg
20、cmcmH/Pu0,015 52,463 0,787 32,84 17,49 1 754,40,02 29,739 0,595 26,72 13,52 1 312,80,025 21,544 0,539 23,72 11,55 1 047,80,03 17,453 0,524 21,91 10,37 871,20,035 15,040 0,526 20,71 9,56 745,00,04 13,466 0,539 19,85 8,98 650,40,045 12,370 0,557 19,21 8,54 576,80,05 11,569 0,579 18,71 8,20 517,90,065
21、10,107 0,657 17,73 7,50 395,60,08 9,336 0,747 17,16 7,08 319,20,10 8,772 0,877 16,71 6,73 252,90,15 8,226 1,234 16,22 6,30 164,60,20 8,104 1,621 16,08 6,12 120,40,30 8,200 2,460 16,08 5,99 76,30,50 8,744 4,372 16,40 6,03 40,90,70 9,477 6,634 16,86 6,18 25,81,00 10,818 10,818 17,65 6,50 14,41,20 12,0
22、40 14,472 18,34 6,8010,0Seite 4DIN 25403-6:2000-09Tabelle 2 Kritische Werte f r Plutonium-Nitrat-Leichtwasser-Mischungen(95 % Plutonium 239, 5 % Plutonium 240) in Abh ngigkeit von der Plutonium-MassenkonzentrationPlutonium-Massen-konzentrationKugelvolumenPlutonium-KugelmasseZylinder-durchmesserSchic
23、htdickeAtomzahl-verh ltnisg=cm3lkgcmcmH/Pu0,015 68,465 1,027 36,10 19,57 1 754,80,02 37,075 0,742 28,93 14,91 1 313,10,025 26,448 0,661 25,55 12,70 1 048,10,03 21,319 0,640 23,57 11,39 871,40,035 18,367 0,643 22,28 10,52 745,20,04 16,484 0,659 21,38 9,91 650,50,045 15,199 0,684 20,72 9,45 576,90,05
24、14,280 0,714 20,21 9,10 518,00,065 12,685 0,825 19,27 8,41 395,70,08 11,936 0,955 18,78 8,02 319,20,10 11,494 1,149 18,46 7,72 253,00,15 11,408 1,711 18,30 7,45 164,60,20 11,792 2,358 18,46 7,43 120,50,30 12,844 3,853 18,97 7,57 76,30,50 14,866 7,433 19,94 7,97 41,00,70 16,482 11,537 20,69 8,32 25,8
25、1,00 18,332 18,332 21,49 8,71 14,41,20 19,358 23,268 21,93 8,9310,0Seite 5DIN 25403-6:2000-09Bild 1 Kritische Kugelmassen mkvon maximal wasserreflektierten homogenenPlutonium-Nitrat-Leichtwasser-MischungenSeite 6DIN 25403-6:2000-09Bild 2 Kritische Kugelvolumina Vkvon maximal wasserreflektierten homo
26、genenPlutonium-Nitrat-Leichtwasser-MischungenSeite 7DIN 25403-6:2000-09Bild 3 Kritische Zylinderdurchmesser dkunendlich langer Zylinder von maximalwasserreflektierten homogenen Plutonium-Nitrat-Leichtwasser-MischungenSeite 8DIN 25403-6:2000-09Bild 4 Kritische Schichtdicken skunendlich ausgedehnter S
27、chichten von maximalwasserreflektierten homogenen Plutonium-Nitrat-Leichtwasser-MischungenSeite 9DIN 25403-6:2000-09Bild 5 Plutonium-Massenkonzentration als Funktion des H=Pu-Atomzahlverh ltnisses(H=Pu = 10 entspricht einer Pu-Nitratdichte 5 = 2,90 g=cm3)4.3 Kleinste kritische Werte f r homogene Plu
28、tonium-Nitrat-Leichtwasser-MischungenDie nachstehend in Tabelle 3 als Interpolationshilfe wiedergegebenen kritischen Werte sind die klein-sten, die f r homogene Plutonium-Nitrat-Leichtwasser-Mischungen mit einer Plutonium-Massenkonzen-tration bis max. 1,20 g=cm3erreicht werden k nnen.5 Sichere Werte
29、In einfachen F llen k nnen sichere unterkritische Parameter 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 dieAb
30、leitung sicherer unterkritischer Werte durch Rechnung erfolgen. Dabei darf der maximal zul ssigeMultiplikationsfaktor f r die hier angef hrten einfachen F lle 0,98 nicht berschreiten.Seite 10DIN 25403-6:2000-09Tabelle 3 Kleinste kritische Werte f r homogene Plutonium-Nitrat-Leichtwasser-Mischungen(3
31、0 cm Wasserreflektor)Gr eFormel-zeichenEinheitKleinster kritischerWertKleinster kritischerWert100 % Plutonium 239 95 % Plutonium 2395 % Plutonium 240Plutonium-Kugelmasse mkkg0,52 0,64Kugelvolumen Vkl8,1 11,4Zylinderdurchmesser dkcm16,0 18,3Schichtdicke skcm5,9 7,4Plutonium-Massenkonzentration ckg=cm
32、30,007 20,007 9Tabelle 4 SicherheitsfaktorenGr e Formelzeichen Beschr nkungSicherheits-faktorKugelmasse mkVersehentliche Massenerh hung biszur Verdopplung nicht ausgeschlossen0,45Versehentliche Massenerh hungkonstruktiv ausgeschlossen0,80Kugelvolumen Vk0,75Zylinderdurchmesser dkk 50 cm 0,90Schichtdicke sk 3 cm0,85Massenkonzentration ck0,50
