TIÊU CHUẨN QUỐC\r\nGIA

TCVN\r\n9102:2011

ISO\r\n1709:1995

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN - VẬT LIỆU PHÂN HẠCH - NGUYÊN TẮC AN\r\nTOÀN TỚI HẠN TRONG LƯU GIỮ, THAO TÁC VÀ XỬ LÝ

Nuclear\r\nenergy - Fissile materials - Principles of criticality safety in\r\nstoring, handling and processing

Lời nói đầu

TCVN 9102:2011 hoàn toàn\r\ntương đương với ISO 1709 :1995;

TCVN 9102:2011 do Ban kỹ\r\nthuật Tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 85 Năng lượng hạt nhân biên soạn, Tổng\r\ncục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

NĂNG LƯỢNG HẠT\r\nNHÂN - VẬT LIỆU PHÂN HẠCH - NGUYÊN TẮC AN TOÀN TỚI HẠN TRONG LƯU GIỮ, THAO TÁC VÀ XỬ LÝ

Nuclear\r\nenergy - Fissile materials - Principles of criticality safety in\r\nstoring, handling and processing

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các nguyên tắc\r\ncơ bản và các giới hạn của quá trình vận hành các vật liệu phân hạch. Tiêu chuẩn\r\nnày thảo luận về tiêu chí an toàn tới hạn chung đối với thiết kế trang thiết bị\r\nvà việc xây dựng kiểm soát quá trình vận hành, trong đó cung cấp hướng dẫn cho\r\nviệc đánh giá các quy trình, thiết bị, và vận hành. Tiêu chuẩn này không bao gồm\r\ncác yêu cầu đảm bảo chất lượng hoặc các chi tiết của thiết bị hoặc các quy\r\ntrình vận hành, cũng không bao gồm các ảnh hưởng của bức xạ trên con người hoặc\r\nvật liệu, hoặc các nguồn được coi như là nguồn bức xạ, hoặc là các nguồn có\r\ntrong tự nhiên hoặc là do phản ứng hạt nhân dây chuyền. Vận chuyển\r\nvật liệu phân hạch bên ngoài ranh giới của các cơ sở hạt nhân không nằm trong\r\nphạm vi của tiêu chuẩn này và cần được điều chỉnh bởi các tiêu chuẩn và quy chuẩn\r\nkỹ thuật phù hợp của quốc gia và quốc tế.

Các tiêu chí này áp dụng đối với hoạt\r\nđộng với các vật liệu phân hạch bên ngoài lò phản ứng hạt nhân nhưng trong ranh\r\ngiới của cơ sở hạt nhân. Các tiêu chí liên quan đến các giới hạn bắt buộc phải\r\ncó đối với việc vận hành do tính chất đặc thù của các vật liệu phân hạch cho\r\nphép chúng xảy ra phản ứng hạt nhân dây chuyền. Các nguyên tắc này áp dụng đối với khối lượng\r\ncủa các vật liệu phân hạch hạt nhân, trong đó có thể xảy ra tới hạn hạt nhân

2. Tài liệu viện dẫn

Các tiêu chuẩn viện dẫn sau là rất cần\r\nthiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn. Đối với các tiêu chuẩn viện dẫn ghi năm công\r\nbố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tiêu chuẩn viện dẫn không ghi năm công\r\nbố thì áp dụng bản mới nhất, bao gồm cả sửa đổi bổ sung (nếu có).

TCVN 9103:2011 (ISO 7753:1987), Năng\r\nlượng hạt nhân - Tính năng\r\nvà yêu cầu thử nghiệm đối với hệ thống phát hiện và báo động tới hạn.

3. Quy trình

3.1. Khái quát

Việc nhận biết trước mối nguy hiểm đặc\r\nbiệt gắn liền với vật liệu phân hạch đòi hỏi áp dụng một cách chính thức việc\r\nkiểm soát thực hành dựa trên nguyên tắc an toàn tới hạn. Việc áp dụng một cách\r\ntriệt để các nguyên tắc đã xây dựng được một bộ hồ sơ sự cố để tiện so sánh về\r\nmặt tần suất và mức độ nghiêm trọng của các sự cố phổ biến trong công nghiệp.\r\nTiếp tục và hoàn thiện các nguyên tắc này nói chung là thuận lợi đòi hỏi sự hợp\r\ntác của tất cả các bên liên quan đến việc vận hành

3.2. Trách nhiệm

Trách nhiệm vận hành đối với an toàn tới\r\nhạn phải được xác định rõ ràng và thuộc về bên quản lý vận hành thông qua chuỗi\r\nmệnh lệnh thông thường.

3.3. Thiết kế thiết bị

An toàn trong thực tế phải được tính đến\r\nkhi thiết kế cho thiết bị vận hành, ví dụ, các hạn chế về mặt hình học của bình\r\nchứa. Việc kết hợp ngay từ đầu các nghiên cứu an toàn tới hạn vào trong thiết kế\r\nnhà máy làm cho việc thiết kế trở nên dễ dàng, thuận lợi hơn và mang lại hiệu\r\nquả kinh tế. Thiết kế quá trình và thiết\r\nbị có thể phải\r\ncó yêu cầu phê\r\nduyệt của cơ quan có thẩm quyền. Kiểm soát quá trình có thể được\r\ntăng cường bằng việc sử dụng các thiết bị phù hợp.

3.4. Đánh giá tới hạn

Việc đánh giá tới hạn phải xem xét\r\ntoàn bộ các điều kiện bất thường có thể dự đoán trước được một cách hợp lý.\r\nGiám sát quá trình phải hỗ trợ việc xác định các điều kiện bất thường. Với điều\r\nkiện này, quá trình phải được yêu cầu giữ nguyên trạng thái dưới tới hạn với một\r\nđộ dự trữ thích hợp, nhưng phải chú ý rằng khi xảy ra các trường hợp không thể dự\r\nđoán trước được cần đánh giá bổ sung trước khi cố gắng phục hồi trạng thái dưới\r\ntới hạn.

3.5. Quy trình bằng văn bản

Quy trình bằng văn bản phải áp dụng\r\ncho tất cả các hoạt động liên quan đến vật liệu phân hạch trong tình trạng vượt\r\nquá giá trị ngưỡng được định nghĩa bởi nhà quản lý. Bản sao của các quy trình\r\náp dụng bằng văn bản phải được treo lên hoặc có sẵn trong các khu vực vận hành.

3.6. Đánh giá lại quy\r\ntrình

Việc đánh giá các khía cạnh tới hạn\r\nquy trình bằng văn bản phải được thực hiện bởi nhân viên có kỹ năng diễn giải\r\ncác dữ liệu tới hạn được xác nhận bằng thực nghiệm và có kinh nghiệm với thực hành\r\nan toàn tới hạn và các hoạt động của quá trình. Các nhân viên này ở mức độ có\r\nthể được cần độc lập về mặt hành chính đối với việc vận hành.

3.7. Vi phạm quá trình

Vi phạm quy trình và các trường hợp bất\r\nthường phải được báo cáo, phân tích và nghiên cứu để cải tiến một cách hợp lý\r\ntrong thực hành an toàn tới hạn.

3.8. Đào tạo

Đào tạo nhân viên vận hành phải có cả\r\nđào tạo về an toàn tới hạn. Mức độ đào tạo phải đảm bảo rằng các nhân viên vận\r\nhành có thể thực hiện các hoạt động mà tránh được các rủi ro không đáng có với\r\nchính mình, đồng nghiệp hoặc với cơ sở.

Giám sát viên phải có đủ hiểu biết để\r\nđưa ra hướng dẫn cho nhân viên vận hành liên quan đến vận hành an toàn.

Hỗ trợ đào tạo phải được cung cấp bởi\r\ncác chuyên gia an toàn tới hạn khi có yêu cầu của bên quản lý hoặc\r\ngiám sát viên.

4. Tiêu chí kỹ thuật

4.1. Khái quát

Trong việc chuẩn bị đánh giá an toàn tới\r\nhạn, thường được giả định rằng            chỉ những chất thường gặp trong tự\r\nnhiên và vật liệu xây dựng, hoặc thường được kết hợp trong quá trình vận hành, sẽ được trộn lẫn với hoặc\r\nđặt ở gần nơi có các vật liệu phân hạch. Việc đạt trạng thái tới hạn phụ thuộc vào

a) các tính chất hạt nhân của vật liệu\r\nphân hạch;

b) khối lượng hiện có của vật liệu phân hạch\r\nvà phân bố của chúng trong hệ thống đang được đánh giá;

c) khối lượng và phân bố của tất cả các vật\r\nliệu khác kết hợp với vật liệu\r\nphân hạch.

Việc đánh giá phải nghiên cứu tất cả\r\ncác điều kiện của quá trình có khả năng dự đoán trước được một cách hợp lý.

4.2. Phương pháp kiểm soát

Các phương pháp kiểm soát an toàn tới\r\nhạn trong mọi quá trình vận hành bao gồm, nhưng không\r\ngiới\r\nhạn,\r\nbất kỳ một hoặc kết hợp của những điều sau đây:

a) giới hạn của các kích thước hoặc hình\r\ndạng của thiết bị vận hành;

b) kiểm soát khối lượng của vật liệu phân\r\nhạch có mặt trong một phiên vận hành;

c) kiểm soát nồng độ của vật\r\nliệu phân hạch trong các dung dịch;

d) kiểm soát quá trình làm chậm nơtron\r\nliên quan đến việc kiểm soát các vật liệu phân hạch;

e) sự có mặt của chất hấp thụ nơtron phù\r\nhợp; sự tin cậy đối với chất hấp thụ nơtron yêu cầu phải đảm bảo sự có mặt liên tục\r\ncủa các chất hấp thụ đó;

f) kiểm soát khoảng cách giữa vật liệu và\r\nthiết bị.

4.3. Kiểm soát đạt được

Việc kiểm soát an toàn tới hạn bằng các phương\r\npháp như nêu trong 4.2 có thể đạt được thông qua

a) thiết kế thiết bị;

b) sử dụng hệ thống kiểm soát quá trình kết\r\nhợp với các thiết bị liên quan;

c) kiểm soát hoạt động hành chính của quá\r\ntrình vận hành.

Trong thực tế, duy trì việc kiểm soát\r\nphải phụ thuộc vào tính năng an toàn kết hợp trong thiết bị, hoặc dụng cụ, hơn\r\nlà dựa vào việc kiểm soát hành chính. Điều đó đã được công nhận rằng sự tin cậy\r\nđối với kiểm soát hoạt động hành chính là gắn liền với mọi quá trình vận hành.

4.4. Các thông số ảnh hưởng\r\ntới hạn

Một số thông số phải được nghiên cứu\r\nriêng rẽ và nghiên cứu trong tổ hợp đối với việc đánh giá một cách thích đáng về\r\nan toàn tới hạn. Một vài thông số quan trọng được đưa ra trong 4.4.1 đến 4.4.5.

4.4.1. Chất làm chậm

Sự có mặt của chất làm chậm nơtron trộn\r\nlẫn với vật liệu phân hạch có thể làm giảm đáng kể khối lượng của vật liệu phân\r\nhạch cần thiết để đạt trạng thái tới hạn. Nước, dầu và các chất tương tự có\r\ngốc hidro là chất làm chậm phổ biến nhất có mặt trong quá trình lưu giữ, thao\r\ntác và xử lý vật liệu\r\nphân hạch, và tất cả mô hình dự đoán phù hợp của việc kết hợp phải được nghiên\r\ncứu.

4.4.2. Chất phản xạ

Chất phản xạ nơtron hiệu quả nhất thường\r\ngặp phải trong việc thao tác và xử lý vật liệu phân hạch là nước với độ dày đủ đạt cực đại phản\r\nứng hạt nhân.Tuy nhiên, khi có mặt các cấu trúc vật liệu thông thường có bề dầy\r\nđáng kể (như gỗ, bê tông, sắt\r\nthép) có thể phản xạ nơtron hiệu quả hơn nước thì phải nghiên cứu cẩn thận cho\r\ncác hệ thống. Trong một số trường hợp, cần lưu ý đến sự phản xạ được tạo ra từ\r\ncác nhân viên.

4.4.3. Tương tác nơtron

Phải nghiên cứu tác sự tương tác của\r\ncác nơtron giữa các đơn vị khi có mặt ít nhất hai đơn vị chứa vật liệu phân hạch.\r\nĐiều đó có thể làm giảm sự tương tác của các nơtron đến mức có thể chấp nhận được,\r\nhoặc là bằng cách tạo khoảng cách giữa các đơn vị, chèn chất làm chậm nơtron và\r\nchất hấp thụ nơtron giữa các đơn vị, hoặc kết hợp các phương pháp nêu trên.

4.4.4. Chất hấp thụ nơtron

Thiết bị và quy trình phải tuân theo\r\ncác yêu cầu về an toàn tới hạn bằng cách sử dụng chất hấp thụ nơtron, như\r\ncađimi và bo, các dữ liệu có sẵn được chứng thực về sự phù hợp của chất hấp thụ\r\nvà đảm bảo rằng chất hấp thụ luôn luôn có mặt. Trong thực tế, việc kết hợp chất\r\nhấp thụ nơtron có dạng chất rắn như cố định, tích hợp\r\nvào các bộ phận của thiết bị là tốt hơn nhiều so với việc sử dụng chất hấp thụ\r\nnơtron dạng lỏng, bởi vì việc kiểm soát quá trình đòi hỏi phải duy trì sự có mặt\r\nliên tục của chất hấp thụ hòa tan.

Chất hấp thụ nơtron có hiệu quả hấp thụ\r\ncao nhất đối với các nơtron nhiệt và phải cẩn thận khi thao tác để đảm bảo rằng hiệu quả hấp\r\nthụ của nó không bị suy giảm đáng kể trong điều kiện vận hành hoặc sự cố, làm\r\nthay đổi cơ cấu phân hạch bằng các nơtron năng lượng trung bình hoặc năng lượng\r\ncao.

4.4.5. Hình học

Kiểm soát tới hạn có thể thông qua việc\r\nsử dụng các bình xử lý hoặc lưu giữ mà có độ rò rỉ nơtron lớn. Dạng ống hình trụ hoặc dạng tấm\r\nvới hình dạng phù hợp rất được tin\r\ndùng trong thiết kế an toàn. Nghiên cứu phải xét đến khả năng thay đổi kích thước\r\nbình do tăng áp suất quá mức hoặc bị ăn mòn.

4.5. Khả năng xảy ra điều\r\nkiện bất thường

Sự ảnh hưởng của sự cố xảy ra trong điều\r\nkiện bất thường có thể dự đoán được một cách hợp lý phải được\r\nxem xét trong quá trình đánh giá mức độ an toàn. Bao gồm các thông số như sau.

a) mất mát hoặc bổ sung chất làm chậm\r\nnơtron bên trong hoặc giữa các đơn vị của vật liệu phân hạch: ví dụ, bay hơi, kết\r\ntủa, pha loãng, và làm ngập;

b) đưa thêm các vật liệu phản xạ nơtron vào\r\ngần các đơn vị của vật liệu phân hạch;

c) thay đổi hình dạng của vật liệu phân hạch\r\ndo các sự cố như rò rỉ hoặc nứt bình;

d) thay đổi điều kiện vận hành: ví dụ, mất\r\ndòng chảy, kết tủa, bốc hơi quá mức, vi phạm giới hạn về khối lượng hoặc thể\r\ntích;

e) thay đổi điều tương tác nơtron: ví dụ\r\nthiết bị bị lật hoặc bị vỡ;

f) mất chất hấp thụ nơtron, hoặc giảm hiệu\r\nquả hấp thụ giống do mất chất làm chậm;

g) thiết bị không thể ngăn chặn sự cố xẩy ra do tăng\r\ngấp đôi liều lượng, hoặc liều lượng vượt quá mức hạn định

4.6. Cơ sở đánh giá

Trong mọi trường hợp có thể, các quy định\r\nvề an toàn tới hạn phải được thiết\r\nlập dựa trên thực nghiệm. Trong trường hợp phép đo bằng thực nghiệm không có khả\r\nnăng áp dụng trực tiếp, thường là, chấp nhận các kết quả tính toán, với điều kiện\r\nchúng được trình bày để so sánh một cách dễ dàng với các dữ liệu thực nghiệm.\r\nTuy nhiên, kết quả tính toán phải đưa ra được độ dự trữ an toàn cần thiết để đảm\r\nbảo một cách tự tin rằng hệ thống sẽ luôn dưới tới hạn.

4.7. Độ dự trữ an toàn

Trong tất cả các quy định, trên cơ sở\r\nđánh giá độ dự trữ an toàn phải tương ứng với độ không đảm bảo và xác suất vi phạm của\r\nnó để có thể dự tính được\r\nhậu quả của sự cố tới hạn.

Ví dụ, nói chung, trong vận hành việc kết hợp\r\ncác tính năng an\r\ntoàn cần thiết để không xảy ra hai điều, một là độc lập với nhau, hai là phải xảy\r\nra đồng thời trong điều kiện ban đầu trước khi hệ thống đạt tới hạn. Sự xuất hiện\r\ncủa một trong những thay đổi này phải được chỉ ra rằng mức độ an toàn\r\ncủa quá trình vận hành này cần được đánh giá lại.

5. Kiểm soát thiết bị

Trước khi bắt đầu một thiết bị mới hoặc\r\nthay đổi quá trình hoặc phương thức vận hành quá trình, kiểm soát thiết bị phải\r\nđược kiểm chứng rằng tất cả các thiết bị có kích thước và được làm từ các vật\r\nliệu phù hợp với các giả định ban đầu để đánh giá tới hạn an toàn.

6. Kiểm soát vật liệu

Vận chuyển vật liệu phân hạch phải được\r\nkiểm soát. Ghi nhãn các vật liệu một cách phù hợp và phải duy trì việc đánh dấu\r\ncác khu vực nguy hiểm, có quy định rõ ràng về nhận dạng các vật liệu cũng như tất\r\ncả các thông số được đưa ra để kiểm soát tới hạn.

7. Giao và nhận vật\r\nliệu

Phải có thỏa thuận phù hợp giữa các\r\nbên giao nhận trước khi giao hàng. Có quy định về việc nhận lại các kiện hàng bị\r\như hỏng.

8. Giám sát quy trình

Theo định kỳ quá trình vận hành phải\r\nđược xem xét lại bằng cách so sánh với các quy trình áp dụng bằng văn bản có tính\r\nkhả khi. Việc rà soát phải được thực hiện bởi các bên không trực tiếp tham gia\r\nvận hành và một báo cáo bằng văn bản phải được cung cấp cho bên quản lý và bên\r\ngiám sát.

9. Yêu cầu báo động tới\r\nhạn

Yêu cầu báo động, sự cố tới hạn phải\r\nđược đánh giá phù hợp với\r\nTCVN 9103 (ISO 7753). Trong trường hợp hệ thống báo động được coi là cần thiết,\r\nquy trình trong các trường hợp khẩn cấp phải được chuẩn bị. Hướng dẫn\r\ncho việc chuẩn bị cho quy trình trong trường hợp khẩn cấp có thể được nêu trong\r\nPhụ lục A của TCVN 9103 (ISO 7753).