Việc đạt tới trạng thái tới hạn của vật liệu phân hạch phụ thuộc vào những yếu tố gì? Có những phương pháp kiểm soát an toàn tới hạn?

Nội dung chính

• Việc đạt tới trạng thái tới hạn của vật liệu phân hạch phụ thuộc vào những yếu tố gì?
• Phương pháp kiểm soát an toàn tới hạn của vật liệu phân hạch có những phương pháp nào?
• Có những yếu tố nào ảnh hưởng tới trạng thái tới hạn của vật liệu phân hạch?

Việc đạt tới trạng thái tới hạn của vật liệu phân hạch phụ thuộc vào những yếu tố gì?

Việc đạt tới trạng thái tới hạn của vật liệu phân hạch phụ thuộc vào những yếu tố được quy định tại tiểu mục 4.1 Mục 4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8192:2009 (ISO 1709 : 1995) như sau:

Tiêu chí kỹ thuật

4.1. Tổng quan

Trong việc chuẩn bị đánh giá an toàn tới hạn, nhìn chung được thừa nhận rằng chỉ những chất phổ biến trong tự nhiên và trong vật liệu xây dựng, hoặc luôn gắn liền với công việc, sẽ được trộn lẫn hoặc đặt cạnh vật liệu phân hạch. Việc đạt tới trạng thái tới hạn phụ thuộc vào:

a) Tính chất hạt nhân của vật liệu phân hạch.

b) Khối lượng của vật liệu phân hạch hiện có và sự phân bố của nó trong hệ thống được đánh giá.

c) Khối lượng và sự phân bố của tất cả các vật liệu khác được kết hợp với vật liệu phân hạch.

Sự đánh giá cần xem xét toàn bộ các điều kiện được cho là có thể có.

...

Theo quy định trên, trong việc chuẩn bị đánh giá an toàn tới hạn, nhìn chung được thừa nhận rằng chỉ những chất phổ biến trong tự nhiên và trong vật liệu xây dựng, hoặc luôn gắn liền với công việc, sẽ được trộn lẫn hoặc đặt cạnh vật liệu phân hạch.

Việc đạt tới trạng thái tới hạn của vật liệu phân hạch phụ thuộc vào:

- Tính chất hạt nhân của vật liệu phân hạch.

- Khối lượng của vật liệu phân hạch hiện có và sự phân bố của nó trong hệ thống được đánh giá.

- Khối lượng và sự phân bố của tất cả các vật liệu khác được kết hợp với vật liệu phân hạch.

Sự đánh giá cần xem xét toàn bộ các điều kiện được cho là có thể có.

Trạng thái tới hạn của vật liệu phân hạch (Hình từ Internet)

Phương pháp kiểm soát an toàn tới hạn của vật liệu phân hạch có những phương pháp nào?

Phương pháp kiểm soát an toàn tới hạn của vật liệu phân hạch được quy định tại tiểu mục 4.2 Mục 4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8192:2009 (ISO 1709 : 1995) như sau:

Tiêu chí kỹ thuật

...

4.2. Phương pháp kiểm soát

Phương pháp kiểm soát an toàn tới hạn trong mọi công việc sẽ bao gồm bất kỳ một hoặc phối hợp của một số trong các phương pháp sau, nhưng sẽ không chỉ giới hạn ở các phương pháp này:

a) Hạn chế kích thước hoặc hình dạng của thiết bị vận hành;

b) Kiểm soát khối lượng hiện có của vật liệu phân hạch trong vận hành;

c) Kiểm soát nồng độ của vật liệu phân hạch trong dung dịch;

d) Kiểm soát sự điều tiết nơtron gắn liền với vật liệu phân hạch

e) Sử dụng các chất hấp thụ nơtron phù hợp: Việc dựa vào các chất hấp thụ nơtron yêu cầu phải bảo đảm sự luôn có các chất này;

f) Kiểm soát khoảng cách giữa vật liệu và thiết bị.

4.3. Đạt được sự kiểm soát

Kiểm soát an toàn tới hạn bằng các phương pháp nêu trong 4.2 có thể đạt được bởi:

a) Thiết kế thiết bị;

b) Sử dụng hệ thống kiểm soát quá trình nhờ các thiết bị thích hợp;

c) Kiểm soát hành chính đối với quá trình tiến hành công việc.

Ở những chỗ khả thi, duy trì việc kiểm soát cần phải dựa vào các đặc tính an toàn được tích hợp trong thiết bị hay các dụng cụ hơn là dựa vào việc kiểm soát hành chính. Được thừa nhận rằng một sự tin cậy nào đó vào các biện pháp kiểm soát hành chính là cố hữu trong mọi hoạt động.

...

Theo đó, phương pháp kiểm soát an toàn tới hạn của vật liệu phân hạch trong mọi công việc sẽ bao gồm bất kỳ một hoặc phối hợp của một số trong các phương pháp sau, nhưng sẽ không chỉ giới hạn ở các phương pháp này:

- Hạn chế kích thước hoặc hình dạng của thiết bị vận hành;

- Kiểm soát khối lượng hiện có của vật liệu phân hạch trong vận hành;

- Kiểm soát nồng độ của vật liệu phân hạch trong dung dịch;

- Kiểm soát sự điều tiết nơtron gắn liền với vật liệu phân hạch

- Sử dụng các chất hấp thụ nơtron phù hợp: Việc dựa vào các chất hấp thụ nơtron yêu cầu phải bảo đảm sự luôn có các chất này;

- Kiểm soát khoảng cách giữa vật liệu và thiết bị.

Có những yếu tố nào ảnh hưởng tới trạng thái tới hạn của vật liệu phân hạch?

Các yếu tố ảnh hưởng tới trạng thái tới hạn của vật liệu phân hạch được quy định tại tiểu mục 4.4 Mục 4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8192:2009 (ISO 1709 : 1995) như sau:

Tiêu chí kỹ thuật

...

4.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới trạng thái tới hạn

Một số các yếu tố phải được xem xét riêng rẽ hoặc trong một nhóm để đánh giá an toàn tới hạn một cách phù hợp. Một số yếu tố quan trọng hơn sẽ được nêu từ 4.4.1 đến 4.4.5.

4.4.1. Làm chậm

Sự có mặt của chất làm chậm nơtron được trộn với vật liệu phân hạch có khả năng làm giảm đáng kể khối lượng vật liệu hạt nhân cần để đạt tới trạng thái tới hạn. Nước, dầu và các chất có chứa hydro tương tự là những chất làm chậm phổ biến nhất có ở nơi lưu giữ, xử lý và chế biến vật liệu phân hạch, do vậy tất cả các dạng tổ hợp có thể tồn tại của chúng phải được xem xét.

4.4.2. Phản xạ

Chất phản xạ nơtron hiệu quả nhất thường gặp trong xử lý và chế biến vật liệu hạt nhân là nước với chiều dày đủ để tạo ra độ phản ứng hạt nhân cực đại.

Tuy nhiên, cần phải có sự xem xét cẩn thận đối với các hệ thống mà ở đó có thể có các vật liệu xây dựng khác (ví dụ: gỗ, bê tông, sắt) với chiều dày đáng kể, đây là các chất phản xạ nơtron hiệu quả hơn so với nước. Trong một số tình huống, sự phản xạ từ các nhân viên có thể trở nên quan trọng.

4.4.3. Ảnh hưởng tương hỗ

Cần phải xem xét ảnh hưởng nơtron giữa các khối với nhau khi có ít nhất hai khối chứa vật liệu hạt nhân có mặt. Có thể giảm ảnh hưởng nơtron đến một tỉ lệ chấp nhận hoặc bằng cách để các khối cách xa nhau, đặt các chất hấp thụ hay làm chậm nơtron thích hợp ngăn giữa chúng hoặc sử dụng phối hợp các phương pháp này.

4.4.4. Các chất hấp thụ nơtron

Các thiết bị và các quá trình có thể tuân thủ các yêu cầu an toàn tới hạn bằng cách sử dụng các chất hấp thụ nơtron như Cadimi và Bo, miễn là từ các số liệu có được có thể khẳng định sự phù hợp của chúng và sự xuất hiện của chúng. Trong các trường hợp có thể, ưu tiên việc đưa các chất hấp thụ nơtron dạng rắn thành một bộ phận đồng bộ trong thiết bị hơn là sử dụng chất hấp thụ nơtron trong dung dịch bởi vì việc kiểm soát quá trình trong trường hợp này luôn luôn đòi hỏi chứng minh được có chất hấp thụ hòa tan.

Vật liệu hấp thụ nơtron có hiệu quả nhất đối với nơtron nhiệt và cần quan tâm để đảm bảo rằng tính hiệu quả của chúng không giảm một cách nghiêm trọng trong quá trình hoạt động hoặc trong điều kiện tai nạn có thể làm thay đổi bó thanh nhiên liệu thành một loại được đặc trưng bởi nơtron có năng lượng cao hoặc trung bình.

4.4.5. Dạng hình học

Có thể thực hiện kiểm soát tới hạn bằng cách sử dụng các thùng chứa trong bảo quản và tiến hành công việc có độ thoát nơtron cao. Các thùng hình trụ hoặc các tấm có hình dạng thích hợp là các thiết kế có tính an toàn rất tin cậy. Cần phải quan tâm đến các thay đổi có thể có của kích thước bình do ăn mòn hoặc quá áp.

Theo quy định trên, một số các yếu tố phải được xem xét riêng rẽ hoặc trong một nhóm để đánh giá an toàn tới hạn của vật liệu phân hạch một cách phù hợp. Một số yếu tố quan trọng hơn sẽ được nêu từ 4.4.1 đến 4.4.5 cụ thể trên.

Lưu ý: Tiêu chuẩn này không bao gồm yêu cầu về đảm bảo chất lượng hoặc các thông tin chi tiết về thiết bị hoặc quy trình vận hành và cũng không bao gồm hiệu ứng của bức xạ đối với con người hay vật chất hoặc nguồn gốc của bức xạ là từ tự nhiên hay từ phản ứng dây chuyền hạt nhân.

Vận chuyển vật liệu phân hạch bên ngoài cơ sở hạt nhân không thuộc phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này mà sẽ được quy định trong các tiêu chuẩn và văn bản quy phạm pháp luật quốc gia hoặc quốc tế tương ứng.