Томас Маклафлин - Обзор ядерных аварий с возникновением СЦР (LA-13638)

• Название: Обзор ядерных аварий с возникновением СЦР (LA-13638)
• Автор: Томас Маклафлин
• Издательство: Лос-Аламосская национальная лаборатория
• Жанр: Физика
• Год: 2003

Обсуждаются ядерные аварии с возникновением самоподдерживающейся цепной реакции (СЦР) и характеристики разгона на мгновенных нейтронах на критических сборках. Рассмотрено 60 аварий на различного типа оборудовании и установках. Приводятся детали, позволяющие читателю понять физическую картину, химические процессы во время аварии, а также предоставляется информация об административной обстановке на промежутке времени, предшествующем возникновению аварии, в тех случаях, когда она доступна. Приводится картина изменения мощности во времени, приводятся данные об энерговыделении, последствиях и причинах аварии. Для описания тех аварийных ситуаций, которые возникли на промышленных предприятиях, в настоящую версию были включены два новых раздела. В первом из них содержится анализ и выводы о физических и ядерно-физических свойствах систем, в которых происходила цепная реакция. Во втором обобщаются наблюдения и обсуждаются извлеченные уроки. Обсуждение случаев резкого превышения мощности крупных энергетических реакторов не включено в данный отчет.

---

cent [цент]: единица реактивности, равная одной сотой доли приращения между критичностью на запаздывающих нейтронах и критичностью на мгновенных нейтронах (в). Смотри: бета, реактивность.

chain reaction, fission [цепная реакция деления]: последовательность реакций деления ядра, в которых процесс деления инициируется нейтронами, образованными в предыдущем акте деления. В зависимости от того, является ли число делений, непосредственно инициированных нейтронами одного деления, в среднем меньшим, равным или большим единицы, различают цепные реакции сходящиеся (подкритические), самоподдерживающиеся (критические) и расходящиеся (надкритические).

core [активная зона]: часть делящейся системы, содержащая наибольшее количество делящегося материала, отделяемая от внешнего отражателя. Смотри: система с делящимся материалом, отражатель.

critical infinite cylinder [бесконечный критический цилиндр]: для определенной делящейся среды и окружающего отражателя бесконечно длинный цилиндр с диаметром, способствующим критическому состоянию.

critical infinite slab [бесконечная критическая плита]: для определенной делящейся среды и отражателя на каждой из поверхностей — плита с бесконечными боковыми размерами и толщиной, обеспечивающей ее критичность.

criticality accident [авария с возникновением СЦР]: выброс энергии в результате неожиданно возникшей самоподдерживающейся или неограниченно растущей цепной реакции.

criticality safety [ядерная безопасность]: комплекс мер и средств защиты от последствий аварии с возникновением СЦР, предпочтительно, путем предотвращения этой аварии. Включает методики, подготовку персонала и другие меры дополнительно к физической защите. Смотри: авария с возникновением СЦР.

criticality safety standards [стандарты обеспечения ядерной безопасности]: данные стандарты описывают методы обеспечения ядерной безопасности, общие для промышленности. Их согласование и принятие обеспечивается Американским национальным институтом стандартов.

cross section σ, neutron [сечение реакции нейтронов]: коэффициент пропорциональности, связывающий скорость данной конкретной реакции (например, захвата или деления) с произведением количества нейтронов в секунду, падающих перпендикулярно на единицу площади тонкой мишени, на количество ядер мишени на единице площади. Для каждого ядра мишени рассматривается малая площадь, выражаемая в барнах, т. е. 10—24 см2. Смотри: поглощение нейтронов, захват нейтронный, деление ядра.

decay, radioactive [распад радиоактивный]: процесс спонтанного ядерного превращения, в ходе которого испускаются частицы или гамма-излучение, рентгеновское излучение как следствие захвата орбитального электрона, или в ходе которого происходит спонтанное деление ядра. Смотри: деление ядра, гамма-излучение.

delayed criticality [критичность на запаздывающих нейтронах]: состояние делящейся системы, при котором keff = 1, т. е. устойчивое состояние. Смотри: коэффициент размножения.

delayed neutrons [запаздывающие нейтроны]: нейтроны, испускаемые возбужденным ядром в результате бета-распада после деления в интервале времени от секунд до нескольких минут. Смотри: мгновенные нейтроны.

dollar [бета]: единица реактивности, равная разнице между критичностью на запаздывающих нейтронах и на быстрых нейтронах для фиксированной системы осуществления цепной реакции. Смотри: реактивность.

dose equivalent [эквивалентная доза]: поглощенная доза, умноженная на коэффициент качества и другие менее значимые преобразующие коэффициенты с целью сложения доз от различных излучений (альфа, бета, гамма, медленные нейтроны, быстрые нейтроны) для получения эффективной полной дозы в данной конкретной точке. Общепринятой единицей измерения является бэр; в настоящее время, согласно Международной системе единиц (CH), это зиверт (Зв), 100 бэр = 1 Зв. Смотри: бэр, зиверт.

dose rate [мощность дозы]: поглощенная доза в единицу времени. Смотри: поглощенная доза.

excursion, nuclear [внезапное возрастание критичности]: резкое, в виде пика, возрастание скорости деления в надкритической системе с последующим снижением до низкого значения.

excursion, prompt-power [мгновенное резкое увеличение мощности, разгон на мгновенных нейтронах]: внезапное возрастание мощности, возникающее как результат создания критической конфигурации делящегося материала на мгновенных нейтронах. Как правило, это резкий всплеск мощности, за которым следует пологий участок кривой с возможным прерыванием ее небольшими пиками. Смотри: внезапное возрастание критичности, всплеск (мгновенный всплеск мощности).

excursion period (T) [период выбега (Т)]: характерное время, в течение которого мощность ядерного деления возрастает в e = 2,718 раз при ее экспоненциальном росте (et/T) в условиях ядерной критичности до начала действия механизма гашения. Смотри: внезапное возрастание критичности, механизм гашения.

exponential column [экспоненциальная колонна]: подкритический блок или цилиндр из делящегося материала с независимым нейтронным источником на конце. При соответствующих условиях отклик нейтронного детектора снижается экспоненциально с расстоянием от источника. По логарифму скорости снижения отклика и боковым размерам колонны можно определить размеры критической сборки из данного материала без отражателя.

exposure [экспозиция/облучение]: мера ионизации атмосферного воздуха под воздействием рентгеновского или гамма — излучений; сумма электрических зарядов всех ионов одного знака в малом объеме воздуха при полной остановке всех электронов, освобожденных фотонами, на единицу массы воздуха. Обратите внимание, что понятие экспозиция относится к среде, а не к поглощающему материалу. Единицей экспозиции является рентген. Смотри: гамма-излучение, рентген. Другими словами, экспозиция — это воздействие излучения на живые и неживые объекты.

favorable geometry [безопасная геометрия]: геометрические пределы делящегося материала, обеспечивающие его подкритичность в предполагаемых условиях. Примером могут быть ограниченные размеры диаметров труб, содержащих делящийся раствор, или ограниченные объемы контейнеров с делящимся раствором.

fissile nucleus [делящееся ядро]: ядро, делящееся тепловыми нейтронами, при условии, что эффективное сечение деления

превышает эффективное сечение поглощения

Общеизвестными делящимися ядрами являются ядра 235U, 239Pu и 233U. Смотри: поглощение нейтронов, деление ядра.

fissile system [система с делящимся материалом]: система, содержащая ядра 235U, 239Pu или 233U и способная к значительному размножению нейтронов. Смотри: деление ядра, размножение подкритическое.

fission, nuclear [деление ядра]: расщепление ядра (обычно Th, U, Pu, или тяжелых ядер) на две (реже более) массы одного порядка величины, сопровождающееся выделением большого количества энергии и испусканием нейтронов. Хотя некоторые виды деления происходят спонтанно, деление под действием нейтронов представляет наибольший интерес в плане безопасности при возникновении СЦР. Сечение деления обозначается af, V — количество нейтронов, испускаемых в одном акте деления. Смотри: сечение реакции нейтронов.

fission products [осколки деления]: нуклиды, образовавшиеся в результате деления или в последующем радиоактивном распаде. Смотри: деление ядра, нуклид.

fission yield, excursion [полный энерговыход]: общее количество делений при внезапном возрастании критичности. Смотри: внезапное возрастание критичности.

fissionable nucleus [способное к делению ядро]: ядро, способное к делению нейтронами определенной энергии. К делимым ядрам относятся 238U, 240Pu, делящиеся ядра и другие ядра, которые делятся нейтронами с энергией, превышающей некий порог. Смотри: делящееся ядро.

gamma radiation [гамма-излучение]: коротковолновое электромагнитное излучение, испускаемое в процессе ядерного превращения или аннигиляции частицы.

gray (Gy) [грей, Гр]: единица поглощенной дозы; 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад. Принята в 1976 на Международной конференции по мерам и весам в качестве замены рада. Смотри: рад.

hazard [опасность]: потенциальная опасность. «Потенциально опасный» — это дублирующий термин. Обратите внимание, что опасный объект не обязательно является объектом повышенного риска. Смотри: риск.

H/X: общепринятое выражение для отношения числа атомов водорода к 235U, 239Pu или 233U в растворах или водородсодержащих смесях. Там, где присутствует несколько делящихся веществ, отношение определяется отдельно для каждого.

inhour [обратный час]: величина реактивности, которую нужно добавить в критическую систему на замедленных нейтронах, чтобы получить период реактора, равный одному часу; в настоящее время используется редко. Смотри: реактивность.