最小核臨界事故及臨界報警閾值研究

聶蘭強 張 雷 翟佳旺

（中國核電工程有限公司鄭州分公司，河南 鄭州 450000）

0 概述

核臨界事故是意外發生的自持或發散的中子鏈式反應所引起的能量釋放事件。核燃料循環設施、反應堆、零功率臨界裝置等處理易裂變材料量超過標準限值的設備均有可能發生臨界事故。

核臨界事故發生時，會產生大量的瞬發中子和射線，對附近的工作人員造成超劑量的輻射照射，甚至致人死亡。通常在潛在發生核臨界事故的場所設置核臨界事故報警系統，監測到臨界事故時的異常輻射水平并及時進行報警，現場工作人員迅速撤離事故場所，減輕工作人員輻射劑量。那么有兩個問題需要進行研究：一是對工作人員造成健康影響的最小臨界事故裂變次數是多少，二是核臨界事故報警系統需要探測到這樣的最小臨界事故，并確定臨界報警閾值。

該文從保護工作人員的角度出發，進行最小臨界事故研究，一是調研已公開報道的臨界事故的第一個脈沖裂變次數，二是分析常見的各種鈾、钚易裂變材料系統在假設模型情況下最小臨界事故的裂變次數，三是通過能量守恒原則計算一個模擬容器的臨界事故裂變次數，四是根據最小臨界事故裂變次數，推導出臨界報警閾值。

1 核臨界事故調研

經調研統計，自1958年美國橡樹嶺Y-12廠鈾轉化設施核臨界事故以來，國外公開報道的核臨界事故已有22起，見表1。已發生的22起臨界事統計中，第一個脈沖裂變次數最小約為1×10，最大約為6×10，可知一般臨界事故第一個脈沖裂變次數約在10~10量級。……