[发明专利]一种核临界事故报警系统的布置优化及阈值选取方法

说明书

本发明涉及一种核临界事故报警系统的布置优化及阈值选取方法。该方法采用三维剂量场分析手段，精确考虑剂量场随距离的衰减和相邻设备的遮挡，通过综合分析最小临界事故源项和正常运行源项产生的三维剂量场分布，采用各设备最小临界事故剂量场分布最小值等高线图的方法来从众多剂量场分布图中优化选取合适的核临界事故报警系统布置点位及合理选取报警阈值，以确保其可以覆盖到每个具有临界事故风险的设备，并可以进一步的对探头进行选型。该种方法实现了核临界事故报警系统的布置优化及阈值选取中对几何布置、事故点位、正常运行剂量等因素的综合考虑，是一种先进的、具有工程可行性的核临界事故报警系统的布置优化及阈值选取方法。

技术领域

本发明涉及一种反应堆外易裂变材料的核临界安全分析技术，具体涉及一种核临界事故报警系统的布置优化及阈值选取方法。

背景技术

核临界事故报警系统用于及时探测核临界事故并触发报警，敦促人员撤离，防止受到核临界事故第一峰之后的辐射照射；同时设施工作人员在报警后按照事故应急响应规程进行核临界事故的测定和缓解，最大程度的降低核临界事故产生的后果。由于第一峰之后的辐射照射仍很大，核临界事故报警系统触发的快速撤离响应对减小操作员的辐照剂量有着重要的作用。

我国乏燃料后处理厂的设计中已将核临界事故作为设计基准事故，在乏燃料后处理厂中合理设置核临界事故报警系统，是纵深防御的一个重要组成部分，是我国国家标准的重要安全要求，也是审管当局重点关注的一个安全功能。

核临界事故报警系统的设计，应使误报警发生率降到最小，因此报警的阈值应足够高，但必须保证能瞬时探测到所关心的最小临界事故。根据GB15146.9《反应堆外易裂变材料的核临界安全核临界事故探测与报警系统的性能及检验要求》，最小临界事故是指：在无屏蔽的条件下，60s内在距反应物体2m处的自由空气中所引起的瞬发中子和瞬发光子辐射的总吸收剂量为0.2Gy。

我国已建成的后处理中间试验厂的设计中，限于计算手段限制及设计经验的不足，采取了单设备、一维计算的简化处理，未考虑其他设备及结构材料对临界事故所产生中子或光子的屏蔽作用，可能导致临界事故报警系统所设置的报警阈值偏高，有可能探测不到某些部位的最小临界事故。由于没有进行三维剂量场的分析，不能对临界事故报警系统的布置位置进行优化分析，也不能与厂房正常运行时的剂量场进行细致比较，后处理中间试验厂中布置的临界事故报警系统大多保守的选用了较为昂贵的中子探头。此外，部分临界事故报警系统布置在了不太合理的位置，如热室内部等，实际应用中不方便进行检修及校准。

临界事故报警系统布置设计的方法是确保核临界事故报警系统实现及时探测临界事故并触发报警功能的关键，通过合理的布置设计，将其优化布置在合适的位置，并设置合理的报警阈值，不仅使得临界事故报警系统的探测报警功能更为准确、可靠，还可以通过优化布置位置和探头选型节省工程投资、提高经济性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有工程可行性的核临界事故报警系统的布置优化及阈值选取方法，解决临界事故报警系统布置和探头类型优化分析的困难，使之满足我国国家标准和审管当局对临界事故报警系统覆盖性充分论证的要求。

本发明的技术方案如下：一种核临界事故报警系统的布置优化及阈值选取方法，包括：

(1)建立核临界事故报警系统的布置分析模型；

(2)针对建立的模型，进行三维剂量场分布分析；

(3)采用等高线图的方法从若干剂量场分布图中优化选取合适的临界事故报警系统布置点位，并确定合适的报警阈值，以确保可以覆盖到每个具有临界事故风险的设备。

进一步，如上所述的核临界事故报警系统的布置优化及阈值选取方法，步骤(1)中所述的布置分析模型，包括设备室的各种设备、物料、结构材料及墙体等；设备或结构材料之外的间隙按照正常空气考虑。