XXXX年-注冊核安全工程師-專業(yè)實務-第八章核材料和實物24717

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,#,第八章,核材料管制與核設施實物保護,目錄,核材料安全,：,一方面是防止,核設施,破壞，造成,核材料,放射性,物質(zhì)釋放,對環(huán)境的污染,；,一方面是防止,核材料,偷盜、非法轉(zhuǎn)移和非法使用。,在整個核燃料循環(huán)過程中，鈾的濃縮、元件制造、乏燃料運輸、貯存和后處理過程是核材料最易流失的環(huán)節(jié)，應嚴加防范。對于核反應堆工程，則更多的是防止破壞。,作為對國際核保障承諾，核燃料循環(huán)中的核材料管制承擔著十分重要的責任。,-,2,-,第一節(jié),核材料管制的目的、基本要求和采取的對策,一、核材料基本概念,1,核材料,源材料、特種可裂變材料、氚、鋰,6,及含上述物質(zhì)的材料和制品都稱為核材料。詳見中華人民共和國核材料管制條例（,HAF0600,）（以下簡稱條例）規(guī)定。,2,直接使用核材料,不需經(jīng)過核素轉(zhuǎn)換或進一步富集就能用于制造核爆炸裝置的核材料。例如高富集度的,235,U,、,233,U,、钚,(,238,Pu,含量低于,80%),；以及含上述物質(zhì)的化合物、混合物（如鈾,-,钚混合氧化物元件）和乏燃料中的钚。,3,間接使用核材料,除直接使用核材料以外的所有核材料。如天然鈾、貧化鈾、低富集度鈾和釷。這些核材料必須經(jīng)過進一步的濃縮轉(zhuǎn)換為高富集度鈾或放入反應堆中產(chǎn)生,239,Pu,，才能用于制造核爆炸裝置。,-,3,-,二、核材料管制目的,條例第一條明確指出，核材料管制目的,：,“確保核材料的安全與合法利用，防止被盜、破壞、丟失、非法轉(zhuǎn)讓和非法使用。保護國家和人民群眾的安全，促進核能事業(yè)的發(fā)展”。,如何防范有預謀的,核走私,和極端恐怖集團的,襲擊,以及恐怖分子利用核材料進行,恐怖活動,，也是核材料管制的目的之一。,-,4,-,三、核材料管制基本要求,條例第四條明確指出，核材料管制的基本要求：,（,1,）保證符合國家利益及法律的規(guī)定；,（,2,）保證國家和人民群眾的安全；,（,3,）保證國家對核材料的控制，在必要時國家可以征收所有核材料。,-,5,-,四、核材料管制的對策,核設施的運行安全是通過立法和許可證管理制度來保證,；,核材料安全也是通過制定核材料管制法律和實行許可證制度以及嚴格的監(jiān)督來保證。,根據(jù)“安全第一，預防為主”的方針和國際慣用的對核材料的縱深防御思想，對核材料管制所采取的,主要對策,：,實物保護。實施技防措施和人防措施相結(jié)合的方法，達到“,看住,”核材料，不讓核材料丟失或破壞或非法使用。,核材料衡算與控制。通過核材料進出量的嚴格控制，定期盤存和衡算，及時“,發(fā)覺,”核材料的丟失。,制定應急行動計劃。（又叫緊急情況的處置方案）一旦發(fā)覺核材料丟失，根據(jù)預先制定的應急計劃，采取措施，全力偵破，“,追回,”核材料。,-,6,-,第二節(jié) 核材料衡算管理,核材料衡算,實物保護是從保衛(wèi)角度來防止核材料被破壞或被偷盜。但由于核材料在生產(chǎn)過程中是處于變動狀態(tài)，即對一個核材料平衡區(qū)，核材料不斷地有正常的進料和出料，實物保護難以發(fā)現(xiàn)在正常的核材料活動掩護下的一些非法轉(zhuǎn)移，以及內(nèi)外勾結(jié)的少量多次轉(zhuǎn)移或偷盜。為此，采取核材料衡算的辦法可以,及早發(fā)現(xiàn)這種非法的轉(zhuǎn)移或偷盜,。,核材料衡算管理概括為三部分,：,記錄報告系統(tǒng)；衡算計算方法和評價；監(jiān)督檢查大綱和程序。,記錄報告系統(tǒng)為核材料衡算管理、為核材料衡算系統(tǒng)的核查提供所需要的一切信息和數(shù)據(jù)。為此記錄報告系統(tǒng)必須做到真實性、準確性和及時性。數(shù)據(jù)的可追溯性、技術(shù)支持文件的系統(tǒng)完整性是設計記錄報告系統(tǒng)的重要指標。,-,7,-,1,衡算的分類,核材料衡算管理分為,：,件料核設施（例如各種反應堆）,；,散料核設施（例如元件制造廠、離心分離廠和后處理廠等）。,件料核設施是以點件數(shù)、核對標識符和輔以定性檢驗來實現(xiàn)核材料衡算控制，不依靠測量系統(tǒng)提供衡算數(shù)據(jù)。,散料核設施的核材料衡算必須建立在測量系統(tǒng)提供的測量數(shù)據(jù)基礎上。這樣，使衡算工作相當復雜，實現(xiàn)衡算十分困難。在中華人民共和國核材料管制條例實施細則（,HAF0601,）中規(guī)定，對于一時達不到要求的核設施，可在許可證中規(guī)定,一個,達標的期限。,-,8,-,2,核材料衡算方法,核材料衡算采用閉合平衡的方法。閉合是指在實物盤存中，每一項的物料量必須是實測值，而所用測量系統(tǒng)的誤差必須是已知的。,核材料平衡是指加工生產(chǎn)過程中，核材料的不平衡差（,MUF,），即所謂的,無名,損失量，,必須是在法規(guī)限定的標準誤差的,2,倍之內(nèi),。否則，就認為核材料未達到閉合平衡，有可能存在核材料的丟失、盜竊或非法轉(zhuǎn)移。,不平衡差的計算公式如下,：,MUF,=,X,-,Y,+,PB-K-PE,MUF,不平衡差，,kg,PB,期初存量，,kg,X,周期內(nèi)調(diào)入量，,kg,K,已知損失量，,kg,Y,周期內(nèi)調(diào)出量，,kg,PE,衡算周期期末存量，,kg,無名損失量又稱,“,核材料不明量,”,，實質(zhì)上它等于賬面物料存量與實物盤存量之間的差值。,一個衡算周期內(nèi)的設施的,MUF,值可看作是設施對其核材料衡算管理好壞程度的一個量度。也是監(jiān)管部門定量地評估核設施在核材料管理方面的一個關(guān)鍵性的定量指標。,-,9,-,營運單位報出的,MUF,為表觀,MUF,值，它是以周期內(nèi)測量值為依據(jù)的。件料設施,MUF,值一般為零,；,而散料設施，由于測量誤差、未測的存留量和未測的損失量等，一般,MUF,不可能為零。,造成不平衡差的原因來自核材料平衡區(qū)中所有測量造成的,誤差,i,、盤存測量產(chǎn)生的,錯誤,A,和可能產(chǎn)生的,非法轉(zhuǎn)移,B,。測量誤差,i,是客觀存在，是無法消除的，但每個核材料平衡區(qū)測量的相對標準偏差,MUF,值是可以根據(jù)測量儀表、測量方法和誤差傳遞等計算出來,(,見表,8-1),。觀測造成的錯誤,A,，可以用反復核查來發(fā)現(xiàn)并改正（使,A=0,）。如果,MUF,值超過,2,MUF,，則要進行核查分析，改正錯誤后，,MUF,值仍然過大，則要考慮存在非法轉(zhuǎn)移的可能性（即,B0,）。,-,10,-,表,8-1,各類設施的閉合平衡,MUF,的相對標準偏差限值,設施類型,MUF,（,%,）,鈾同位素濃縮,0.2,鈾加工,0.3,钚加工廠,0.5,鈾后處理,0.8,钚后處理,1.0,-,11,-,3,衡算周期的確定,為了能及時發(fā)現(xiàn)核材料丟失，還需要根據(jù)核材料性質(zhì)規(guī)定衡算周期。因為核材料管制是以核不擴散為目標，因此衡算周期要保證使覺察時間小于轉(zhuǎn)換時間。按當前標準，轉(zhuǎn)換時間和時效目標值相當。（見表,8-2,）。且規(guī)定能覺察的最小轉(zhuǎn)用速度為每年一個顯著量（見表,8-3,）。,由于高濃鈾及钚的轉(zhuǎn)換時間短和顯著量的值小，因此其衡算周期定為兩個月。對于輕水堆而言，達到一個核材料顯著量相應為,10,15,個新燃料組件，或,5,6,個乏燃料組件；所以對輕水堆核動力廠而言，其衡算周期為每年至少一次,（,18,月?lián)Q料實際上至少一年半）,。元件加工廠一般考慮每年至少一次。,-,12,-,表,8-2,及時性目標值,物料,時效目標,（個,月,）,未輻照過直接使用,一,輻照過直接使用,三,間接使用,十二,-,13,-,表,8-3,顯著量表,a,指,Pu,中含,238,Pu,低于,80%,的情況,b,包括天然鈾和貧化鈾,核材料,顯著量,實施保障的對象,直接使用的核材料,Pu,a,8 Kg,元素總量,233,U,8 Kg,同位素總量,U,235,U20%,25 Kg,鈾中所含的,235,U,間接使用的核材料,UU20%,b,75 Kg,鈾中所含的,235,U,元素總量,Th,20 t,-,14,-,4,核材料平衡區(qū)（,MBA,）和關(guān)鍵測量點（,KMP,）,為了核材料衡算管理的方便，一個衡算單位往往劃分為若干個核材料平衡區(qū)。,平衡區(qū)劃分的原則：,（,1,）平衡區(qū)的劃分應盡量與實體邊界相一致；,（,2,）平衡區(qū)的大小應有利于核材料的準確測量和行政管理；,（,3,）平衡區(qū)的劃分應充分采用封隔,/,監(jiān)視系統(tǒng)，以減少測量工作量和保證物流測量的完整性；,（,4,）,考慮,衡算的方法是清點件數(shù)還是測量；,（,5,）,考慮,物料平衡計算可能達到的精度和衡算報告的簡易性；,（,6,）充分考慮企業(yè)商業(yè)敏感數(shù)據(jù)的保密性。,-,15,-,根據(jù),MBA,劃分及工藝流程特點，設置充分和必要的,關(guān)鍵測量點,（,KMP,），在核材料轉(zhuǎn)移交接地點設,物流關(guān)鍵測量點,（,KMP,1,、,2,）；在貯存或?qū)嵨锉P點處設置,盤存關(guān)鍵測點,（,KMP,A,、,B,、,C,）。,發(fā)運,KMP-3,對于核動力廠，,IAEA,建議采用單一的,平衡區(qū),MBA,結(jié)構(gòu)，在新燃料組件貯存庫，堆芯和乏燃料貯存池分別設置,3,個庫存關(guān)鍵測量點，并分別建立,3,個流動關(guān)鍵測量點，如圖所示。,KMP-A,新燃料組件,KMP-B,反應堆堆芯,KMP-C,乏燃料,貯存水池,接受新燃料,KMP-3,乏燃料,乏燃料發(fā)運,KMP-1,KMP-2,-,16,-,第三節(jié) 實物保護,一、實物保護概念,核材料與核設施的實物保護，是指防止核材料的被盜和非法轉(zhuǎn)移、防止核設施被破壞的保護措施和技術(shù)，簡稱實物保護。,實物保護是一個綜合性的概念，它包括,：,設施設計（包括平面布置等）和警衛(wèi)組織、保衛(wèi)制度、人防措施等,軟件部分,；以及實體屏障、探測與報警復核系統(tǒng)、出入口控制等,硬件部分,組成。實物保護系統(tǒng)應具備,有效性,和,完整性,。,國家實物保護的目標,：,創(chuàng)造條件將非法轉(zhuǎn)移核材料或破壞核設施的可能性降低到最低限度，并提供信息和技術(shù)援助，以支持國家采取迅速和全面的措施，確定遺失核材料的地點并追回核材料，以及最大限度地減少破壞的影響。,實物保護是為生產(chǎn)、使用、運輸、處理和貯存中的核材料以及核設施的安全而制定的措施，也可看成是減少核擴散危險的一種措施。,實物是相對無形物而言的。實物保護是指監(jiān)督有形物免受未授權(quán)的非法轉(zhuǎn)移。核保障領域的實物保護對象,特指核材料和核設施,，所以稱核材料核設施實物保護。,-,17,-,實物保護的目的,（,1,）保證核設施和核材料的安全；,（,2,）防止無罪的或非有意的穿入保護區(qū)域；,（,3,）保證準確探測、識別、攔截和防止有意侵入保護區(qū)域；,（,4,）準確和有效控制并保證經(jīng)核準者順利出入保護區(qū)域；,（,5,）保證對突發(fā)事件及時響應；,（,6,）在應急情況下，保證消防、醫(yī)療和事故處理人員順利出入保護區(qū)域。,-,18,-,對核設施實物保護的要求,（,1,）核設施安全監(jiān)督管理部門應規(guī)定核設施的實物保護要求，以防止核設施遭受破壞。應考慮可能的放射性釋放、核設施的,地理位置,和國內(nèi)的具體情況；,（,2,）不論核材料屬于哪類等級，只要核設施有可能遭受破壞就應執(zhí)行某種適當?shù)膶嵨锉Ｗo措施；,（,3,）一個核設施執(zhí)行何種實物保護措施，不僅要考慮其使用、存有,核材料的類別,，還應考慮遭受破壞的潛在的放射性釋放給,環(huán)境帶來的危害,；,（,4,）核設施放射性釋放的危險程度與遭受破壞的方式、核設施的設計狀況和安全性有關(guān)。因此，應針對不同的核設施遭受破壞的后果嚴重程度作專門評價，在這方面，核安全專家與實物保護專家應密切配合。,-,19,-,二、核材料和核設施的實物保護級別,核材料和核設施的實物保護級別取決于,：,核設施或核材料的風險等級,；,國家設計基準威脅,；,放射性后果。,-,20,-,核材料分級（分類）,核材料的分類是基于,：,制造核爆炸裝置的材料的潛在風險為依據(jù),。,這種風險本身取決于,：,核材料的類型（钚、鈾、釷）；,同位素組分（特別是易裂變同位素含量）；,物化狀態(tài)；,稀釋程度；,輻射水平和核材料數(shù)量。,按照轉(zhuǎn)為軍事目的或作為恐怖工具難易程度，制造核爆裝置所需的化學和物理過程越少，則核材料所屬的類別就越高。例如钚和高富集度鈾屬于最高類別。低富集度鈾、天然鈾、貧化鈾和釷則依次屬于較低的類別。,中華人民共和國核材料管制條例實施細則（,HAF0601,）第,25,條規(guī)定了我國核材料的實物保護等級劃分（見表,8-4,）,-,21,-,表,8-4,中國核材料實物保護等級劃分,材料,狀,態(tài),I,等,級,II,III,钚,未輻照過的,2kg,以上,10g,2kg,10g,以下,鈾,未