TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8192:2009 (ISO 1709 : 1995) VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN – VẬT LIỆU PHÂN HẠCH – NGUYÊN LÝ AN TOÀN TỚI HẠN TRONG LƯU GIỮ, XỬ LÝ VÀ CHẾ BIẾN

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 8192 : 2009

ISO 1709 : 1995

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN – VẬT LIỆU PHÂN HẠCH – NGUYÊN LÝ AN TOÀN TỚI HẠN TRONG LƯU GIỮ, XỬ LÝ VÀ CHẾ BIẾN

Nuclear energy – Fissile materials – Principles of criticality safety in storing, handling and processing

Lời nói đầu

TCVN 8192:2009 hoàn toàn tương đương với ISO 1709 : 1995.

TCVN 8192:2009 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 85 Năng lượng hạt nhân biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN – VẬT LIỆU PHÂN HẠCH – NGUYÊN LÝ AN TOÀN TỚI HẠN TRONG LƯU GIỮ, XỬ LÝ VÀ CHẾ BIẾN

Nuclear energy – Fissile materials – Principles of criticality safety in storing, handling and processing

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các nguyên lý cơ bản và các giới hạn để kiểm soát các hoạt động có liên quan đến vật liệu phân hạch. Tiêu chuẩn này đề cập về tiêu chí an toàn tới hạn chung cho thiết kế thiết bị và cho xây dựng các biện pháp kiểm soát vận hành, đồng thời cung cấp các hướng dẫn cho việc đánh giá quy trình, thiết bị và vận hành. 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.

Các tiêu chí này áp dụng cho hoạt động liên quan đến sử dụng các vật liệu phân hạch bên ngoài lò phản ứng nhưng bên trong một cơ sở hạt nhân. Các tiêu chí này liên quan đến các giới hạn bắt buộc tuân thủ đối với các hoạt động do tính chất đặc biệt của các vật liệu này có thể gây ra các phản ứng dây chuyền hạt nhân. Các nguyên tắc này áp dụng cho số lượng của vật liệu phân hạch có thể dẫn đến trạng thái tới hạn hạt nhân.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

ISO 7753 : 1987, Nuclear energy — Performance and testing proceduces requirements for criticality detection and alarm systems (Các yêu cầu thực thi và quy trình thử nghiệm để phát hiện trạng thái tới hạn và cho hệ thống báo động).

3. Quy trình

3.1. Tổng quan

Việc sớm nhận biết các mối nguy hiểm đặc biệt gắn liền với vật liệu phân hạch đã quyết định việc áp dụng các biện pháp kiểm soát chính thức dựa trên các nguyên lý của an toàn tới hạn. Việc áp dụng nghiêm túc các nguyên lý này đã hình thành được một hồ sơ về tai nạn, có thể so sánh dễ dàng với tần suất và mức độ nghiêm trọng của các tai nạn công nghiệp nói chung. Việc tiếp tục duy trì và hoàn thiện hồ sơ này đòi hỏi sự phối hợp cộng tác của mọi đối tượng có liên quan trong các hoạt động.

3.2. Trách nhiệm

Trách nhiệm điều hành cho bảo đảm an toàn tới hạn phải được quy định rõ ràng và sẽ thuộc trách nhiệm của người quản lý các hoạt động thông qua các mệnh lệnh điều hành.

3.3. Thiết kế thiết bị

Tính an toàn ở mức độ khả thi cần phải được xem xét đến khi thiết kế thiết bị, ví dụ các giới hạn về dạng hình học của các bình chứa. Việc sớm đưa vào các xem xét về an toàn tới hạn trong thiết kế nhà máy sẽ tạo thuận lợi cho việc thiết kế và đem lại các lợi ích về kinh tế. Thiết kế quá trình và thiết bị có thể phải được phê duyệt của cơ quan có thẩm quyền phù hợp.

Kiểm soát quá trình có thể được tăng cường nhờ sử dụng các thiết bị thích hợp.

3.4. Đánh giá tới hạn

Đánh giá trạng thái tới hạn cần phải xem xét toàn bộ các điều kiện bất thường dự kiến có thể xảy ra. Giám sát quá trình sẽ giúp cho việc xác định các điều kiện bất thường đó. Quá trình tiến hành công việc đòi hỏi phải duy trì điều kiện dưới tới hạn với một ngưỡng giới hạn phù hợp trong các điều kiện đó, nhưng cần lưu ý rằng trong các trường hợp xảy ra tình huống không dự kiến trước thì phải tiến hành các đánh giá bổ sung trước khi thực hiện các biện pháp khắc phục tình huống đó.

3.5. Quy trình bằng văn bản

Các quy trình bằng văn bản phải bao hàm cho tất cả các hoạt động liên quan đến vật liệu phân hạch với số lượng vượt quá giá trị ngưỡng quy định bởi người quản lý. Bản sao của quy trình cần được niêm yết hoặc luôn có tại khu vực tiến hành công việc.

3.6. Rà soát quy trình

Đánh giá các khía cạnh tới hạn của bản quy trình phải được thực hiện bởi các cá nhân có kỹ năng trong việc diễn giải các số liệu liên quan đến tới hạn đã được công nhận qua thực nghiệm và hiểu rõ các thực hành về an toàn tới hạn và các công việc đang thực hiện. Các cá nhân này trong phạm vi có thể nên độc lập về mặt quản lý hành chính với nhóm vận hành.

3.7. Vi phạm quá trình tiến hành công việc

Các vi phạm quá trình tiến hành công việc và các dấu hiệu bất thường phải được báo cáo, phân tích và xem xét để hoàn thiện các biện pháp khắc phục có thể trong quản lý an toàn tới hạn.

3.8. Đào tạo, huấn luyện

Đào tạo, huấn luyện cho các nhân viên tiến hành công việc phải bao gồm nội dung an toàn tới hạn. Mức độ đào tạo, huấn luyện phải bảo đảm được rằng các nhân viên có thể thực hiện công việc không gây ra các rủi ro cho bản thân họ, cho các đồng nghiệp hoặc cho cơ sở.

Các cán bộ giám sát cần có đủ kiến thức để có thể cung cấp cho các nhân viên những hướng dẫn an toàn trong quá trình hoạt động.

Khi người quản lý hoặc cán bộ giám sát yêu cầu, cần phải có chuyên gia an toàn tới hạn để trợ giúp trong công tác đào tạo, huấn luyện.

4. 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.

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.

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.

4.5. Các sự kiện bất thường có thể xảy ra

Ảnh hưởng của các sự kiện bất thường có thể dự đoán trước phải được xem xét trong đánh giá an toàn. Các ảnh hưởng đó bao gồm các yếu tố như sau:

a) Mất hoặc đưa thêm chất làm chậm vào bên trong hoặc giữa hai khối vật liệu phân hạch, ví dụ như bay hơi, kết tủa, pha loãng và ngập nước;

b) Đưa vật liệu phản xạ nơtron vào gần khối vật liệu phân hạch;

c) Thay đổi hình dạng của vật liệu phân hạch do các hiện tượng như rò rỉ hoặc vỡ bình chứa;

d) Thay đổi điều kiện tiến hành công việc như mất dòng, kết tủa, bay hơi quá mức, vi phạm về giới hạn khối lượng hay thể tích;

e) Thay đổi điều kiện ảnh hưởng của nơtron ví dụ đổ hay méo thiết bị;

f) Mất chất hấp thụ nơtron hoặc giảm hiệu quả của chất hấp thụ do mất chất làm chậm;

g) Sử dụng mẻ gấp đôi hoặc mẻ quá đầy đến mức thiết bị không thể ngăn được việc xảy ra các sự kiện như vậy.

4.6. Cơ sở để đánh giá

Bất cứ khi nào có thể, quy định an toàn tới hạn phải được thiết lập trên các cơ sở trực tiếp rút ra từ thực nghiệm. Trường hợp không có phép đo thực nghiệm trực tiếp, mà đây thường là trường hợp phổ biến, thì các kết quả tính toán có thể được chấp nhận với điều kiện chúng có thể so sánh được với số liệu thực nghiệm. Tuy nhiên, các kết quả tính toán đó phải được so sánh với ngưỡng giới hạn an toàn đủ để bảo đảm một cách tin cậy rằng hệ thống sẽ dưới tới hạn.

4.7. Ngưỡng an toàn

Trong tất cả các quy định, ngưỡng an toàn phải tương xứng với độ không chắc chắn của các cơ sở dùng đánh giá, với xác suất vi phạm của nó và với mức độ nghiêm trọng về hậu quả của một tai nạn tới hạn có thể hình dung được.

Ví dụ, các hoạt động nói chung cần phối hợp đủ các đặc trưng bảo đảm an toàn sao cho sự kiện hai thay đổi không hy vọng sẽ xảy ra, xảy ra đồng thời và độc lập phải xuất hiện trong các điều kiện được xem là đặc biệt về an toàn tới hạn trước khi hệ thống đó có thể trở thành tới hạn. Sự xuất hiện của một trong các thay đổi này cho thấy an toàn của quá trình cần phải đánh giá lại.

5. Kiểm soát thiết bị

Trước khi bắt đầu một quy trình công việc mới hoặc sửa đổi, cần phải chắc chắn rằng tất cả các thiết bị là đúng với kích thước và vật liệu như các giả thiết được dùng làm cơ sở để đánh giá an toàn tới hạn.

6. Kiểm soát vật liệu

Sự di chuyển của vật liệu phân hạch phải được kiểm soát, cần dán nhãn thích hợp cho các vật liệu và đánh dấu các khu vực có vật liệu, trên đó xác định nhận dạng của vật liệu và tất cả giới hạn của các thông số liên quan đến kiểm soát an toàn tới hạn.

7. Nhận và gửi vật liệu

Cần có sự thu xếp thích hợp giữa người gửi và người nhận trước khi vật liệu phân hạch được gửi đi từ một cơ sở. Cần phải có các quy định cho việc nhận các kiện hàng bị hư hỏng.

8. Kiểm soát các quy trình

Các hoạt động quy trình phải được định kỳ xem xét lại bằng cách so sánh với các quy trình áp dụng bằng văn bản. Việc xem xét lại phải do nhân viên không trực tiếp liên quan đến công việc thực hiện và báo cáo kết quả rà soát cần được gửi cho ban quản lý và người giám sát công việc.

9. Sự cần thiết của hệ thống báo động

Sự cần thiết của hệ thống báo động trạng thái tới hạn cần phải được đánh giá theo ISO 7753. Những nơi hệ thống báo động được cho là cần thiết thì phải chuẩn bị quy trình ứng phó khẩn cấp. Hướng dẫn về việc chuẩn bị quy trình ứng phó khẩn cấp được nêu trong Phụ lục A của ISO 7753.