ISO 11311:2011 臨界安全性—原子炉外の均質なプルトニウム-酸化ウラン燃料混合物の臨界値 | ページ 2

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

序文

ISO (国際標準化機構) は、国家標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合体です。国際規格の作成作業は通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。政府および非政府の国際機関も ISO と連携してこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するあらゆる事項について国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。

国際規格は、ISO/IEC 指令Part 2 部に規定されている規則に従って草案されています。

技術委員会の主な任務は、国際規格を作成することです。技術委員会によって採択された国際規格草案は、投票のために加盟団体に回覧されます。国際規格として発行するには、投票を行った加盟団体の少なくとも 75% による承認が必要です。

この文書の要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、かかる特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。

ISO 11311 は、ISO/TC 85 技術委員会「原子力エネルギー、原子力技術、および放射線防護」 、小委員会 SC 5「核燃料サイクル」によって作成されました。

導入

この国際規格は、ウラン・プルトニウム酸化物(MOX)混合燃料を含む施設(原子炉の外側)における核臨界の危険性を制御するためのプロセスおよび装置の制限(例:プロセス監視モードの選択、装置の形状の選択)を確立するための仕様を規定しています。

このタイプの燃料の臨界リスクは、核分裂性核種239 Pu, 241 Pu, 235 U の存在、および242 Pu, 240 Pu, 238 U などの他の核分裂性核種の多かれ少なかれ中性子の吸収によって生じます。

考慮されているシステムは、水によって調整され、反射された、均一かつ均質な混合物です。関係するジオメトリは、球、円柱、およびスラブの単一ユニットです。次に、限られた数の重要な安全パラメータ値が選択されます。

実際、MOX 燃料の分野に関しては、計算と測定の間のバイアスを確立するための湿った粉末を直接代表する実験が不十分です。したがって、コード間の比較は、さまざまな核分裂性物質仕様の臨界値を保守的に推定するために行われます。

計算コードの使用はさまざまな核ライブラリに関連付けられる可能性があるため、前述の比較は最も一般的な核データ ライブラリで得られた結果に拡張されます。

したがって、この国際規格は、選択された安全パラメータの基準臨界値を提供します。これらの値は、許容可能な精度でコード間比較によって決定され、選択された安全パラメータの計算された最小臨界値として定義されます。これらの値は、核臨界安全評価者が分析中に臨界リスク防止および生産目的のための技術的処方箋を作成するのに役立ちます。

1 スコープ

この国際規格は、計算された臨界値のコード間比較に基づいて、均質な水で減速されたプルトニウムと酸化ウランの混合物に対する共通の基準臨界値(有効中性子増倍率k effが 1 に等しい)を指定します。

原子炉の外で未照射の混合ウラン・プルトニウム酸化物(MOX)を扱う作業に適用可能です。

MOX 燃料の重要な実験が不足しているため、これらのシステムの古典的な検証アプローチは困難です。

同位体組成、水の反射の厚さ、および酸化物の密度に関するさまざまな参照系は、計算コードと核データライブラリのさまざまな組み合わせによって評価されます(つまり、さまざまな計算スキーム、付録 B を参照)。

この国際規格で定義されている臨界値は、これらの各計算スキームによって計算され、信頼できるものとして受け入れられている値の中で最も低い値です。

この国際規格の値は参考値であり、絶対的な限界値ではありません。

2 規範的参照

この文書を適用するためには、以下の参照文書が不可欠です。日付が記載された参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。

  • ISO 921, 原子力エネルギー — 語彙
  • ISO 1709, 原子力エネルギー - 核分裂性物質 - 保管、取り扱い、処理における臨界安全の原則

3 用語と定義

この文書の目的には、ISO 921 で与えられる用語と定義が適用されます。

参考文献

1ボーディ、J.-M.臨界値の比較(APOLLO2-SN, MORET4, TRIPOLI4, SCALE4.4, SEC/T/01.202, Institut de Radioprotectionなどで達成)ウラン-酸化プルトニウム混合燃料を表す均一なUO2-PuO2-H2O媒体H de Sûreté Nucléair, フランス、2001
2E vo 、S.均質混合プルトニウム・ウラン酸化物燃料 (MOX) の臨界値、「CRISTAL V1」結果、DSU/SEC/T/2005-299, 放射線防護およびスーレテ核研究所 (IRSN)、フランス、 2005年
3Shimezu 、Y.、 Hopper 、CM均質に水で減速された混合ウラン酸化物の境界臨界系を決定するためのパラメトリック研究からの計算結果、 ORNL/TM-2000/15オークリッジ国立研究所 (ORNL)、米国、2000
4B onnet 、J.、 Fernex 、F . XSDRNPM コードで得られた混合燃料 (U+Pu)O2の臨界値、NT 12148.00.0001, AREVA NC/SGN, フランス、2001
5Ellis , D. ISO MOX 標準の開発を支援する均一水減速混合プルトニウム・ウラン酸化物 (MOX) の MONK8B 計算、 SCN-201, セラフィールド社、英国、2008 年
6M ennerdahl , D.混合プルトニウムと酸化ウラン (MOX) 粉末の基準値 — ISO および ANS 規格のサポート、EMS/NC/2007-03 Rev 3, EMS, スウェーデン、2008
7清水、Y. ISO 個人コミュニケーション、フランス、アヴィニョンの TC 85/SC 5/WG 8 会議、 2003 年、核燃料サイクル開発機構 (JNC)、日本

Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO 11311 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear technologies, and radiological protection, Subcommittee SC 5, Nuclear fuel cycle.

Introduction

This International Standard provides specifications to establish process and equipment limits for controlling the nuclear criticality hazard (e.g. choice of process monitoring modes, choice of equipment geometry) in facilities (outside of nuclear reactors) involving mixed uranium-plutonium oxide (MOX) fuel.

The criticality risk for this type of fuel results from the presence of the fissile nuclides 239Pu, 241Pu and 235U, and from other fissionable nuclides, such as 242Pu, 240Pu and 238U, more or less neutron absorbing.

The systems considered are uniform and homogeneous mixtures, moderated and reflected by water. The geometries concerned are single units of spheres, cylinders and slabs. A limited number of important safety parameter values are then selected.

Actually, regarding the field of MOX fuel, there are insufficient directly representative experiments of damp powders for establishing the bias between calculations and measurements. Therefore, an inter-code comparison is done to conservatively estimate critical values for different fissile material specifications.

Because the use of calculation codes can be associated with different nuclear libraries, the preceding comparison is extended to the results obtained with the most common nuclear data libraries.

Consequently, this International Standard provides reference critical values for the safety parameters selected. These values are determined by inter-code comparisons with an acceptable accuracy and are defined as the lowest calculated critical values of the selected safety parameters. These values will help nuclear criticality safety assessors during their analysis to make technical prescriptions for criticality risk prevention and for production purposes.

1 Scope

This International Standard specifies common reference critical values (of which the effective neutron multiplication factor, keff is equal to 1) for homogeneous water-moderated plutonium-uranium oxide mixtures based on an inter-code comparison of calculated critical values.

It is applicable to operations with unirradiated mixed uranium-plutonium oxide (MOX) outside nuclear reactors.

A classical validation approach for these systems is difficult because of the paucity of critical experiments for MOX fuel.

Various reference systems, in terms of isotopic compositions, thicknesses of water reflection, and densities of oxide are evaluated by different combinations of calculation codes and nuclear data libraries (i.e. different calculation schemes, see Annex B).

The critical values defined in this International Standard are the lowest of those calculated by each of these calculation schemes and accepted as credible.

The values in this International Standard are reference values and not absolute critical values.

2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

  • ISO 921, Nuclear energy — Vocabulary
  • ISO 1709, Nuclear energy — Fissile materials — Principles of criticality safety in storing, handling and processing

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 921 apply.

Bibliography

1Bordy, J.-M. A comparison of critical values, relatives to homogeneous UO2 — PuO2H2O media representing mixed Uranium — Plutonium oxide fuels, achieved with APOLLO2-SN, MORET4, TRIPOLI4 and SCALE4.4, SEC/T/01.202, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), France, 2001
2Evo, S. Critical values for homogenous mixed plutonium-uranium oxide fuels (MOX), “CRISTAL V1” results, DSU/SEC/T/2005-299, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), France, 2005
3Shimizu, Y., Hopper, C.M. Computation results from parametric study to determine bounding critical system of homogeneously water-moderated mixed uranium oxide, ORNL/TM-2000/151. Oak Ridge National Laboratary (ORNL), USA, 2000
4Bonnet, J., Fernex, F. Critical values for mixed fuels (U+Pu)O2obtained with the XSDRNPM code, NT 12148.00.0001, AREVA NC/SGN, France, 2001
5Ellis, D. MONK8B calculations for homogeneous water-moderated mixed-plutonium-uranium oxides (MOX) in support of the development of an ISO MOX standard, SCN-201, Sellafield Ltd., UK, 2008
6Mennerdahl, D. Reference values for mixed plutonium and uranium oxide (MOX) powder — Support for ISO and ANS standards, EMS/NC/2007-03 Rev 3, EMS, Sweden, 2008
7Shimizu, Y. ISO personal communication at TC 85/SC 5/WG 8 meeting in Avignon, France, 2003, Japan Nuclear Cycle Development Institute (JNC), Japan