CN112488461A - 一种金属铀临界事故应急时总裂变次数估算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属铀临界事故应急时总裂变次数估算方法，所述方法包括以下步骤：(1)确定金属铀系统是否发生临界事故；(2)确定γ临界报警数据能否获取且高富集度，则采用NUREG‑CR/6504推荐的方法；(3)若γ临界报警数据未能获取，或非高富集度，判断金属铀系统是碎片还是块状，然后采用RASCAL推荐的方法；(4)判断临界是否结束，若未结束，当前获取的临界信息一旦有更新，再从步骤(1)开始依次执行，估算临界裂变次数。本发明提供的方法与事故进行相结合，为应急决策者提供更准确的技术支持。

Description

一种金属铀临界事故应急时总裂变次数估算方法
技术领域
本发明属于核临界事故裂变次数估算技术领域，具体涉及一种金属铀临界事故应急时总裂变次数估算方法。
背景技术
核临界事故应急评价技术是核燃料循环设施应急准备与响应的重要组成部分，且我国应急管理也要求，对存在潜在核临界事故的设施需要具备该事故的应急评价能力。金属铀临界事故是后处理厂可能发生的事故，需要做好相应的应急工作。临界总裂变次数是核临界事故应急评价的重要内容，也是技术难点之一。它反映了核临界事故的大小和规模，直接影响事故应急防护行动决策。
发生临界事故时，往往开始获取的数据有限，随着时间的推移，获取的数据越来越丰富，因此总裂变次数估算非常有必要与事故进程相结合，建立一套基于进程信息的估算方法，为应急决策者提供更有力的技术支持。
发明内容
针对现有技术中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种与事故进程相结合的金属铀临界事故应急时总裂变次数估算方法，为应急决策者提供更有力的技术支持。
为达到以上目的，本发明采用的一种技术方案是：一种金属铀临界事故应急时总裂变次数估算方法，所述方法与事故进程相结合，所述方法包括以下步骤：
(1)确定金属铀系统是否发生临界事故；
(2)如果发生临界事故，确定能否获取临界γ报警仪读数，如果能获取读数，且金属铀为高富集度，则采用NUREG-CR/6504中基于金属铀γ剂量率与时间和距离的关系曲线图的估算方法；
(3)若γ临界报警数据未能获取，或金属铀为非高富集度，则采用RASCAL基于系统情景的估算方法；
(4)判断临界是否结束，若未结束，当前获取的临界信息是否有更新，一旦有更新，再从步骤(1)开始依次执行，估算临界裂变次数。
进一步的，所述步骤(2)中NUREG-CR/6504中基于金属铀γ剂量率与时间和距离的关系曲线图的估算方法具体步骤为：
a)根据NUREG-CR/6504中基于金属铀γ剂量率与时间和距离的关系曲线图建立金属铀临界裂变次数为1017时，γ剂量率随时间、距离变化的拟合公式；
b)根据所述拟合公式估算出裂变次数为1017下，不同时间、不同临界报警仪与事故点距离对应的γ剂量率；
c)计算实际临界事故总裂变次数，计算公式为：
Figure BDA0002776747740000021
式中：
D实际-实际临界γ报警仪读数；
D估算-估算的γ剂量率。
进一步的，所述步骤(3)中RASCAL基于系统情景的估算方法为：当金属铀为金属碎片时，估算首次裂变次数为3×1018，总裂变次数为1×1019；当金属铀为块状铀时，估算首次裂变次数为3×1019，总裂变次数为3×1019。
本发明的有益效果在于：1、本方法与事故进程相结合，根据不同的进程和所获得的数据，选择合适的估算方法，为应急决策者提供更准确的技术支持。2、建立了金属铀临界裂变次数为1017下，γ剂量率随时间、距离变化的拟合公式，较NUREG-CR/6504中从曲线图中读取剂量率的方法更方便、准确。
附图说明
图1为本发明所述一种金属铀临界事故应急时总裂变次数估算方法的流程图；
图2为NUREG/CR-6504给出的金属铀γ剂量率与时间距离的关系。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
参阅图1，图1为本发明所述方法一实施例的流程示意图，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：确定金属铀系统是否发生临界事故。γ临界报警仪会设置阈值，当读数超过该值会发出声光报警，表示金属铀系统已发生临界事故。
步骤(2)：如果发生临界事故，确定能否获取临界γ报警仪读数，如果能获取读数，且金属铀为高富集度，则采用NUREG-CR/6504中基于金属铀γ剂量率与时间和距离的关系曲线图的估算方法，具体计算步骤为：
a)参阅图2，图2为金属铀γ剂量率与时间距离的关系曲线图，根据图2建立金属铀临界裂变次数为1017下，γ剂量率随时间、距离变化的拟合公式，拟合公式见表1；
表1金属铀γ剂量率随时间、距离变化的拟合公式表
Figure BDA0002776747740000031
式中:D-估算的剂量率，x-时间
b)根据所述拟合公式估算出裂变次数为1017下，不同时间、不同临界报警仪与事故点距离对应的γ剂量率。例如，当临界发生后10s，临界报警γ剂量率监测仪表距事故点的距离为1.52m，则采用拟合公式D＝87570/x0.6914估算γ剂量率；
c)根据估算的γ剂量率与实际临界γ报警仪读数，计算实际临界事故总裂变次数，计算公式为：
Figure BDA0002776747740000041
式中：
D实际-实际临界γ报警仪读数；
D估算-估算的γ剂量率。
步骤(3)：若γ临界报警数据未能获取，或金属铀为非高富集度，则采用RASCAL基于系统情景的估算方法。
一般一次临界发生的瞬间，临界报警仪表会报警，但可能获取不到数据，因为剂量太高仪表堵死，但临界发生后数十秒或几分钟以后仪表会显示数据，这与仪器本身有关。当不能获取临界γ报警仪读数，或不满足高富集条件时，则采用RASCAL基于情景的估算方法，具体方法参阅表2。
表2不同系统情景对应的裂变次数
系统情景 首次脉冲裂变次数 总裂变次数
金属碎片 3×10<sup>18</sup> 1×10<sup>19</sup>
块状铀 3×10<sup>19</sup> 3×10<sup>19</sup>
步骤(4)：判断临界是否结束，若未结束，当前获取的临界信息是否有更新，一旦有更新，再从步骤(1)开始依次执行，估算临界裂变次数。
本领域技术人员应该明白，本发明所述装置及方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种金属铀临界事故应急时总裂变次数估算方法，其特征在于，所述方法与事故进程相结合，所述方法包括以下步骤：
(1)确定金属铀系统是否发生临界事故；
(2)如果发生临界事故，确定能否获取临界γ报警仪读数，如果能获取读数，且金属铀为高富集度，则采用NUREG-CR/6504中基于γ剂量率与时间和距离的关系曲线图的估算方法；
(3)若γ临界报警数据未能获取，或金属铀为非高富集度，则采用RASCAL基于系统情景的估算方法；
(4)判断临界是否结束，若未结束，当前获取的临界信息是否有更新，一旦有更新，再从步骤(1)开始依次执行，估算临界裂变次数。
2.根据权利要求1所述的一种金属铀临界事故应急时总裂变次数估算方法，其特征在于，所述NUREG-CR/6504中基于金属铀γ剂量率与时间和距离的关系曲线图的估算方法具体步骤为：
a)根据NUREG-CR/6504中基于金属铀γ剂量率与时间和距离的关系曲线图建立金属铀临界裂变次数为1017时，γ剂量率随时间、距离变化的拟合公式；
b)根据所述拟合公式估算出裂变次数为1017时，不同时间、不同临界报警仪与事故点距离对应的γ剂量率；
c)计算实际临界总裂变次数，计算公式为：
Figure FDA0002776747730000011
式中：
D实际-实际临界γ报警仪读数；
D估算-估算的γ剂量率。
3.根据权利要求1所述的一种金属铀临界事故应急时总裂变次数估算方法，其特征在于，所述RASCAL基于系统情景的估算方法为：当金属铀为金属碎片时，估算首次裂变次数为3×1018。
4.根据权利要求1所述的一种金属铀临界事故应急时总裂变次数估算方法，其特征在于，所述RASCAL基于系统情景的估算方法为：当金属铀为金属碎片时，估算总裂变次数为1×1019。
5.根据权利要求1所述的一种金属铀临界事故应急时总裂变次数估算方法，其特征在于，所述RASCAL基于系统情景的估算方法为：当金属铀为块状铀时，估算首次裂变次数为3×1019。
6.根据权利要求1所述的一种金属铀临界事故应急时总裂变次数估算方法，其特征在于，所述RASCAL基于系统情景的估算方法为：当金属铀为块状铀时，估算总裂变次数为3×1019。
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