第八章核材料和实物保护

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• 根据MBA划分及工艺流程特点，设置充分和必要的关键测 量点（KMP），在核材料转移交接地点设物流关键测量点 （KMP—1、2）；在贮存或实物盘点处设置盘存关键测点 （KMP—A、B、C）。
KMP-1
接受新燃料
KMP-A 新燃料 组件
KMP-B 反应堆 堆芯
KMP-2
乏燃料
KMP-C 乏燃料 贮存水池
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⒉ 对核设施实物保护的要求 （1）核设施安全监督管理部门应规定核设施的实物保护要 求，以防止核设施遭受破坏。应考虑可能的放射性释放、 核设施的地地理位置和国内的具体情况； （2）不论核材料属于哪类等级，只要核设施有可能遭受破 坏就应执行某种适当的实物保护措施； （3）一个核设施执行何种实物保护措施，不仅要考虑其使 用、存有核材料的类别，还应考虑遭受破坏的潜在的放射 性释放给环境带来的危害，核材料的分级可能不反映这种 危害性，因此，核设施的实物保护必须考虑这种危害性； （4）核设施放射性释放的危险程度与遭受破坏的方式、核 设施的设计状况和安全性有关。因此，应针对不同的核设 施遭受破坏的后果严重程度作专门评价，在这方面，核安 全专家与实物保护专家应密切配合。
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表8-1 各类设施的闭合平衡MUF的相对标准偏差限值
设施类型 铀同位素浓缩 铀加工 钚加工厂 铀后处理 钚后处理 δMUF （%） 0.2 0.3 0.5 0.8 1.0
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3．衡算周期的确定 为了能及时发现核材料丢失，还需要根据核材料性质 规定衡算周期。因为核材料管制是以核不扩散为目 标，因此衡算周期要保证使觉察时间小于转换时间。 按当前标准，转换时间和时效目标值相当。（见表 8-2）。且规定能觉察的最小转用速度为每年一个显 著量（见表8-3）。 由于高浓铀及钚的转换时间短和显著量的值小，因此 其衡算周期定为两个月。所以对轻水堆核动力厂而 言，其衡算周期为每年至少一次。元件加工厂一般 考虑每年至少一次。
MUF=X-Y+PB-K-PE
MUF——不平衡差，kg X——周期内调入量，kg Y——周期内调出量，kg PB——初期存量，kg K——已知损失量，kg PE——衡算周期期末存量，kg
无名损失量又称“核材料不明量”，实质上它等于账面物料存量与实物盘 存量之间的差值。 一个衡算周期内的设施的MUF值可看作是设施对其核材料衡算管理好坏 程度的一个量度。也是监管部门定量地评估核设施在核材料管理方面 的一个关键性的定量指标。
20kg 以上
300kg以上
1kg—20kg
10kg—300kg
氚 锂
未辐照过的 (以氚量计)
浓缩锂（以锂计）
10g以上
1g—10g
20kg以上
0.1g—1g
1kg—20kg
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⒉ 核材料实物保护等级划分的依据
• 核材料实物保护分级涉及方面: －固定场所的警卫和守护； －固定场所的实体屏障； －固定技防措施； －核材料的运输保卫等。 • 对不同级别的核材料和核设施其实物保护要求的内容和程 度显然是不同的。 • HAF0601对一、二、三级核材料的实体屏障的要求作了明 确规定。其中要求建立完整、可靠的实体屏障。
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第一节
核材料管制的目的、基本要求和采取的对策
一、核材料基本概念
1．核材料 源材料（不包括钍）、特种可裂变材料、氚、锂－6及含上述物质 的材料和制品都称为核材料。详见《中华人民共和国核材料管 制条例》（HAF0600）（以下简称《条例》）规定。 2．直接使用核材料 不需经过核素转换或进一步富集就能用于制造核爆炸装置的核材 料。例如高富集度的235U、233U、钚(238Pu含量低于80%)；以及 含上述物质的化合物、混合物（如铀-钚混合氧化物元件）和乏 燃料中的钚。 3．间接使用核材料 除直接使用核材料以外的所有核材料。如天然铀、贫化铀、低富 集度铀和钍。这些核材料必须经过进一步的浓缩转换为高富集 度铀或放入反应堆中产生239Pu，才能用于制造核爆炸装置。
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⒈ 实物保护的目的 （1）保证核设施和核材料的安全； （2）防止无罪的或非有意的穿入保护区域； （3）保证准确探测、识别、拦截和防止有意侵入保护区域； （4）准确和有效控制并保证经核准者顺利出入保护区域； （5）保证对突发事件及时响应； （6）在应急情况下，保证消防、医疗和事故处理人员顺利 出入保护区域。
－实物保护。实施技防措施和人防措施相结合的方法，达到“看住”核 材料，不让核材料丢失或破坏或非法使用。
－核材料衡算与控制。通过核材料进出量的严格控制，定期盘存和衡算， 及时“发觉”核材料的丢失。
－制定应急行动计划。（又叫紧急情况的处置方案）一旦发觉核材料丢 失，根据预先制定的应急计划，采取措施，全力侦破，“追回”核材 料。
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二、核材料和核设施的实物保护级别 核材料和核设施的实物保护级别取决于： －核设施或核材料的风险等级； －国家设计基准威胁； －放射性后果。
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⒈ 核材料分级（分类） • 核材料的分类是基于：制造核爆炸装置的材料的潜在风险为依 据。 • 这种风险本身取决于： －核材料的类型（钚、铀、钍）； －同位素组分（特别是易裂变同位素含量）； －物化状态； －稀释程度； －辐射水平和核材料数量。 • 按照转为军事目的或作为恐怖工具难易程度，制造核爆装置所 需的化学和物理过程越少，则核材料所属的类别就越高。例如 钚和高富集度铀属于最高类别。低富集度铀、天然铀、贫化铀 和钍则依次属于较低的类别。 • 中华人民共和国核材料管制条例实施细则（HAF0601）第25条 规定了我国核材料的实物保护等级划分（见表8-4）
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二、核材料管制目的
《条例》第一条明确指出，核材料管制目的：
• “确保核材料的安全与合法利用，防止被盗、破 坏、丢失、非法转让和非法使用。保护国家和人 民群众的安全，促进核能事业的发展”。 • 如何防范有预谋的核走私和极端恐怖集团的袭击 以及恐怖分子利用核材料进行恐怖活动，也是核 材料管制的目的之一。
• 实物保护是一个综合性的概念，它包括：设施设计（包括平面布置等） 和警卫组织、保卫制度、人防措施等软件部分；以及实体屏障、探测与 报警复核系统、出入口控制等硬件部分组成。实物保护系统应具备有效 性和完整性。 国家实物保护的目标：
•
创造条件将非法转移核材料或破坏核设施的可能性降低到最低限度，并提供 信息和技术援助，以支持国家采取迅速和全面的措施，确定遗失核材料 的地点并追回核材料，以及最大限度地减少破坏的影响。 实物保护是为生产、使用、运输、处理和贮存中的核材料以及核设施的 安全而制定的措施，也可看成是减少核扩散危险的一种措施。 • 实物是相对无形物而言的。实物保护是指监督有形物免受未授权的非法 转移。核保障领域的实物保护对象特指核材料和核设施，所以称核材料 核设施实物保护。
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1．衡算的分类 核材料衡算管理分为： －件料核设施（例如各种反应堆）； －散料核设施（例如元件制造厂、离心分离厂和后处 理厂等）。 件料核设施是以点件数、核对标识符和辅以定性检验 来实现核材料衡算控制，不依靠测量系统提供衡算 数据。 散料核设施的核材料衡算必须建立在测量系统提供的 测量数据基础上。这样，使衡算工作相当复杂，实 现衡算十分困难。在《中华人民共和国核材料管制 条例实施细则》（HAF0601）中规定，对于一时达 不到要求的核设施，可在许可证中规定一个达标的 期限。
KMP-3
乏燃料发运
对于核动力厂，IAEA建议采用单一的MBA结构，在新燃料组件贮存库，堆芯和乏 燃料贮存池分别设置3个库存关键测量点，并分别建立3个流动关键测量点， 如图所示。
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第三节 实物保护
一、实物保护概念 核材料与核设施的实物保护，是指防止核材料的被盗和非法转移、防止 核设施被破坏的保护措施和技术，简称实物保护。
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• 营运单位报出的MUF为表观MUF值，它是以周期内测量值 为依据的。件料设施MUF值一般为零；而散料设施，由于 测量误差、未测的存留量和未测的损失量等，一般MUF不 可能为零。 • 造成不平衡差的原因来自核材料平衡区中所有测量造成的 误差∑λi、盘存测量产生的错误A和可能产生的非法转移B。 测量误差∑λi是客观存在，是无法消除的，但每个核材料平 衡区测量的相对标准偏差δMUF值是可以根据测量仪表、测 量方法和误差传递等计算出来(见表8-1)。观测造成的错误 A，可以用反复核查来发现并改正（使A=0）。如果MUF值 超过2σMUF，则要进行核查分析，改正错误后，MUF值仍 然过大，则要考虑存在非法转移的可能性（即B>0）。
第八章
核材料管制与核设施实物保护
目录
• 核材料安全包括：
一方面是防止破坏，造成放射性物质释放对 环境的污染； 一方面是防止偷盗、非法转移和非法使用。 • 在整个核燃料循环过程中，铀的浓缩、元 件制造、乏燃料运输、贮存和后处理过程 是核材料最易流失的环节，应严加防范。 对于核反应堆工程，则更多的是防止破坏。 作为对国际核保障承诺，核燃料循环中的 核材料管制承担着十分重要的责任。
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表8-2
物料 未辐照过直接使用 辐照过直接使用 间接使用
及时性目标值
时效目标（个月） 一 三 十二
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表8-3
核材料
显著量表
显著量
实施保障的对象
直接使用的核材料
Pu a
233U
8 Kg
元素总量 同位素总量 铀中所含的235U
8 Kg
25 Kg
U[235U>20%]
间接使用的核材料 U[U<20%] b Th a 指Pu中含238Pu低于80%的情况 b 包括天然铀和贫化铀
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75 Kg
铀中所含的235U元 素总量
20 t
4．核材料平衡区（MBA）和关键测量点（KMP）
为了核材料衡算管理的方便，一个衡算单位往往划分为若干 个核材料平衡区。 平衡区划分的原则： （1）平衡区的划分应尽量与实体边界相一致； （2）平衡区的大小应有利于核材料的准确测量和行政管理； （3）平衡区的划分应充分采用封隔/监视系统，以减少测量 工作量和保证物流测量的完整性； （4）衡算的方法是清点件数还是测量； （5）物料平衡计算可能达到的精度和衡算报告的简易性； （6）充分考虑企业商业敏感数据的保密性。
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第二节 核材料衡算管理
• 核材料衡算
实物保护是从保卫角度来防止核材料被破坏或被偷盗。但由 于核材料在生产过程中是处于变动状态，即对一个核材料 平衡区，核材料不断地有正常的进料和出料，实物保护难 以发现在正常的核材料活动掩护下的一些非法转移，以及 内外勾结的少量多次转移或偷盗。为此，采取核材料衡算 的办法可以及早发现这种非法的转移或偷盗。 • 核材料衡算管理概括为三部分： 记录报告系统；衡算计算方法和评价；监督检查大纲和程序。 • 记录报告系统为核材料衡算管理、为核材料衡算系统的核 查提供所需要的一切信息和数据。为此记录报告系统必须 做到真实性、准确性和及时性。数据的可追溯性、技术支 持文件的系统完整性是设计记录报告系统的重要指标。
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2．核材料衡算方法 核材料衡算采用闭合平衡的方法。闭合是指在实物盘存中，每一项的物 料量必须是实测值，而所用测量系统的误差必须是已知的。 核材料平衡是指加工生产过程中，核材料的不平衡差（MUF），即所谓 的无名损失量，必须是在法规限定的标准误差的2倍之内。否则，就 认为核材料未达到闭合平衡，有可能存在核材料的丢失、盗窃或非法 转移。 不平衡差的计算公式如下：
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三、核材料管制基本要求
《条例》第四条明确指出，核材料管制的基本要求： （1）保证符合国家利益及法律的规定； （2）保证国家和人民群众的安全； （3）保证国家对核材料的控制，在必要时国家可以 征收所有核材料。
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四、核材料管制的对策
核设施的运行安全是通过立法和许可证管理制度来保证； 核材料安全也是通过制定核材料管制法律和实行许可证制度以及严格的 监督来保证。 根据“安全第一，预防为主”的方针和国际惯用的对核材料的纵深防御 思想，对核材料管制所采取的主要对策：
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表8-4
材料
钚
中国核材料实物保护等级划分
态
状
未辐照过的
等
I
2kg以上 5kg以上
级
II III
10g以下 10g—1kg
Hale Waihona Puke Baidu10g—2kg 1kg—5kg
未辐照过的 U富集度≥20%的浓缩铀 铀
未辐照过的 U富集度在10—20%范围浓缩铀
未辐照过的 U富集度＜10%的浓缩铀 （不包括天然铀、贫化铀）