Несколько лет назад был составлен авторитетный глоссарий терминов по критичности, употребляемых в ядерной науке и технике. Мы решили включить его в данный отчет целиком как приложение, а не только ту часть, которая относится непосредственно к авариям с возникновением критичности. Таким образом, мы надеемся, что настоящий отчет в будущем найдет еще одно практическое применение как своеобразный стандарт для определений и терминов.
Предлагаемый ниже Глоссарий терминов по критичности ядерных устройств составлен Хью Пакстоном (LA-11627-MS)3. Данный глоссарий содержит термины, используемые в литературе по критичности ядерных устройств и по безопасности при возникновении СЦР.
Нижеследующая пара терминов является настолько значимой и часто употребляемой, что мы решили рассмотреть ее отдельно и предоставили ей вводное место.
critical, criticality [критический, критичность]: правильное использование обычно соответствует следующему определению, приводимому в Международном словаре Вебстера, издание второе, полное:
— ity [-сть]: cуффикс, обозначающий состояние, условие, качество, степень, используемый для образования абстрактных существительных от прилагательных, например, кислотность (acidity), несчастье (calamity).
Таким образом, выражения "delayed criticality" (критичность на запаздывающих нейтронах) и "delayed critical state" (критическое состояние на запаздывающих нейтронах) являются эквивалентными. Слово "critical" не используется как существительное, но может употребляться в этой роли в обозначениях, на схемах и графиках, там, где имеется дефицит места, означая "critical state". В случаях, когда значение прилагательного "critical" может быть неправильно истолковано, например, "critical terms", "critical accidents", его можно заменить для ясности существительным "criticality". Использование термина "criticality" для обозначения "critical condition", как мы можем часто это слышать, является неприемлемым. Смотри: критичность на запаздывающих нейтронах, критичность на мгновенных нейтронах.
Albedo, neutron [альбедо нейтронов]: вероятность того, что при определенных условиях нейтрон, входящий в некую область через некую поверхность, вернется обратно через эту же поверхность.
absorbed dose [поглощенная доза]: энергия, переданная веществу прямо или косвенно через воздействие ионизирующего излучения, на единицу массы облученного материала в данной конкретной точке; единицей поглощенной дозы является рад; в настоящее время в Международной системе единиц (СИ) используется грей (Гр). 100 рад = 1 грей. Смотри: рад, грей.
absorption, neutron [поглощение нейтронов]: реакция, инициируемая нейтронами, включая деление, в результате которой нейтрон перестает существовать как свободная частица. Сечение реакции поглощения обозначается как ca. Смотри: захват нейтронный, сечение реакции нейтронов.
alarm system, criticality accident [система аварийной сигнализации, авария с возникновением критичности]: система, способная подавать звуковой сигнал при обнаружении нейтронного или гамма-излучения во время аварии с возникновением критичности. Смотри: авария с возникновением СЦР.
alpha particle [альфа частица]: ядро гелия-4, испускаемое в процессе превращения ядра.
beta particle [бета-частица]: электрон или позитрон, испускаемый в процессе превращения ядра.
buckling [лапласиан, оператор Лапласа]: в нашем случае это — алгебраические выражения, устанавливающие соотношение между критическими размерами простых форм (сфера, цилиндр, куб) активной зоны одного состава и такими же отражателями. Например, известный радиус критической сферы можно использовать для определения радиуса и длины соответствующего критического цилиндра. Смотри: активная зона, отражатель.
burst, prompt [импульс на мгновенных нейтронах]: обычно имеет отношение к импульсу энергии при делении в реакторе импульсного типа. Смотри импульсный реактор на мгновенных нейтронах, всплеск (мгновенный всплеск мощности).
capture, neutron [захват нейтронный]: поглощение нейтрона, не приводящее к делению или образованию другого нейтрона. Сечение захвата обозначается как сс. Смотри: поглощение нейтронов, сечение реакции нейтронов.
cent [цент]: единица реактивности, равная одной сотой доли приращения между критичностью на запаздывающих нейтронах и критичностью на мгновенных нейтронах (в). Смотри: бета, реактивность.
chain reaction, fission [цепная реакция деления]: последовательность реакций деления ядра, в которых процесс деления инициируется нейтронами, образованными в предыдущем акте деления. В зависимости от того, является ли число делений, непосредственно инициированных нейтронами одного деления, в среднем меньшим, равным или большим единицы, различают цепные реакции сходящиеся (подкритические), самоподдерживающиеся (критические) и расходящиеся (надкритические).
core [активная зона]: часть делящейся системы, содержащая наибольшее количество делящегося материала, отделяемая от внешнего отражателя. Смотри: система с делящимся материалом, отражатель.
critical infinite cylinder [бесконечный критический цилиндр]: для определенной делящейся среды и окружающего отражателя бесконечно длинный цилиндр с диаметром, способствующим критическому состоянию.
critical infinite slab [бесконечная критическая плита]: для определенной делящейся среды и отражателя на каждой из поверхностей — плита с бесконечными боковыми размерами и толщиной, обеспечивающей ее критичность.
criticality accident [авария с возникновением СЦР]: выброс энергии в результате неожиданно возникшей самоподдерживающейся или неограниченно растущей цепной реакции.
criticality safety [ядерная безопасность]: комплекс мер и средств защиты от последствий аварии с возникновением СЦР, предпочтительно, путем предотвращения этой аварии. Включает методики, подготовку персонала и другие меры дополнительно к физической защите. Смотри: авария с возникновением СЦР.
criticality safety standards [стандарты обеспечения ядерной безопасности]: данные стандарты описывают методы обеспечения ядерной безопасности, общие для промышленности. Их согласование и принятие обеспечивается Американским национальным институтом стандартов.
cross section σ, neutron [сечение реакции нейтронов]: коэффициент пропорциональности, связывающий скорость данной конкретной реакции (например, захвата или деления) с произведением количества нейтронов в секунду, падающих перпендикулярно на единицу площади тонкой мишени, на количество ядер мишени на единице площади. Для каждого ядра мишени рассматривается малая площадь, выражаемая в барнах, т. е. 10—24 см2. Смотри: поглощение нейтронов, захват нейтронный, деление ядра.
decay, radioactive [распад радиоактивный]: процесс спонтанного ядерного превращения, в ходе которого испускаются частицы или гамма-излучение, рентгеновское излучение как следствие захвата орбитального электрона, или в ходе которого происходит спонтанное деление ядра. Смотри: деление ядра, гамма-излучение.
delayed criticality [критичность на запаздывающих нейтронах]: состояние делящейся системы, при котором keff = 1, т. е. устойчивое состояние. Смотри: коэффициент размножения.
delayed neutrons [запаздывающие нейтроны]: нейтроны, испускаемые возбужденным ядром в результате бета-распада после деления в интервале времени от секунд до нескольких минут. Смотри: мгновенные нейтроны.
dollar [бета]: единица реактивности, равная разнице между критичностью на запаздывающих нейтронах и на быстрых нейтронах для фиксированной системы осуществления цепной реакции. Смотри: реактивность.
dose equivalent [эквивалентная доза]: поглощенная доза, умноженная на коэффициент качества и другие менее значимые преобразующие коэффициенты с целью сложения доз от различных излучений (альфа, бета, гамма, медленные нейтроны, быстрые нейтроны) для получения эффективной полной дозы в данной конкретной точке. Общепринятой единицей измерения является бэр; в настоящее время, согласно Международной системе единиц (CH), это зиверт (Зв), 100 бэр = 1 Зв. Смотри: бэр, зиверт.
dose rate [мощность дозы]: поглощенная доза в единицу времени. Смотри: поглощенная доза.
excursion, nuclear [внезапное возрастание критичности]: резкое, в виде пика, возрастание скорости деления в надкритической системе с последующим снижением до низкого значения.
excursion, prompt-power [мгновенное резкое увеличение мощности, разгон на мгновенных нейтронах]: внезапное возрастание мощности, возникающее как результат создания критической конфигурации делящегося материала на мгновенных нейтронах. Как правило, это резкий всплеск мощности, за которым следует пологий участок кривой с возможным прерыванием ее небольшими пиками. Смотри: внезапное возрастание критичности, всплеск (мгновенный всплеск мощности).
excursion period (T) [период выбега (Т)]: характерное время, в течение которого мощность ядерного деления возрастает в e = 2,718 раз при ее экспоненциальном росте (et/T) в условиях ядерной критичности до начала действия механизма гашения. Смотри: внезапное возрастание критичности, механизм гашения.
exponential column [экспоненциальная колонна]: подкритический блок или цилиндр из делящегося материала с независимым нейтронным источником на конце. При соответствующих условиях отклик нейтронного детектора снижается экспоненциально с расстоянием от источника. По логарифму скорости снижения отклика и боковым размерам колонны можно определить размеры критической сборки из данного материала без отражателя.
exposure [экспозиция/облучение]: мера ионизации атмосферного воздуха под воздействием рентгеновского или гамма — излучений; сумма электрических зарядов всех ионов одного знака в малом объеме воздуха при полной остановке всех электронов, освобожденных фотонами, на единицу массы воздуха. Обратите внимание, что понятие экспозиция относится к среде, а не к поглощающему материалу. Единицей экспозиции является рентген. Смотри: гамма-излучение, рентген. Другими словами, экспозиция — это воздействие излучения на живые и неживые объекты.
favorable geometry [безопасная геометрия]: геометрические пределы делящегося материала, обеспечивающие его подкритичность в предполагаемых условиях. Примером могут быть ограниченные размеры диаметров труб, содержащих делящийся раствор, или ограниченные объемы контейнеров с делящимся раствором.
fissile nucleus [делящееся ядро]: ядро, делящееся тепловыми нейтронами, при условии, что эффективное сечение деления
превышает эффективное сечение поглощения
Общеизвестными делящимися ядрами являются ядра 235U, 239Pu и 233U. Смотри: поглощение нейтронов, деление ядра.
fissile system [система с делящимся материалом]: система, содержащая ядра 235U, 239Pu или 233U и способная к значительному размножению нейтронов. Смотри: деление ядра, размножение подкритическое.
fission, nuclear [деление ядра]: расщепление ядра (обычно Th, U, Pu, или тяжелых ядер) на две (реже более) массы одного порядка величины, сопровождающееся выделением большого количества энергии и испусканием нейтронов. Хотя некоторые виды деления происходят спонтанно, деление под действием нейтронов представляет наибольший интерес в плане безопасности при возникновении СЦР. Сечение деления обозначается af, V — количество нейтронов, испускаемых в одном акте деления. Смотри: сечение реакции нейтронов.
fission products [осколки деления]: нуклиды, образовавшиеся в результате деления или в последующем радиоактивном распаде. Смотри: деление ядра, нуклид.
fission yield, excursion [полный энерговыход]: общее количество делений при внезапном возрастании критичности. Смотри: внезапное возрастание критичности.
fissionable nucleus [способное к делению ядро]: ядро, способное к делению нейтронами определенной энергии. К делимым ядрам относятся 238U, 240Pu, делящиеся ядра и другие ядра, которые делятся нейтронами с энергией, превышающей некий порог. Смотри: делящееся ядро.
gamma radiation [гамма-излучение]: коротковолновое электромагнитное излучение, испускаемое в процессе ядерного превращения или аннигиляции частицы.
gray (Gy) [грей, Гр]: единица поглощенной дозы; 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад. Принята в 1976 на Международной конференции по мерам и весам в качестве замены рада. Смотри: рад.
hazard [опасность]: потенциальная опасность. «Потенциально опасный» — это дублирующий термин. Обратите внимание, что опасный объект не обязательно является объектом повышенного риска. Смотри: риск.
H/X: общепринятое выражение для отношения числа атомов водорода к 235U, 239Pu или 233U в растворах или водородсодержащих смесях. Там, где присутствует несколько делящихся веществ, отношение определяется отдельно для каждого.
inhour [обратный час]: величина реактивности, которую нужно добавить в критическую систему на замедленных нейтронах, чтобы получить период реактора, равный одному часу; в настоящее время используется редко. Смотри: реактивность.
ionizing radiation [ионизирующее излучение]: любое излучение, прямо или косвенно состоящее из ионизирующих частиц, фотонов или их комбинации. Примером являются рентгеновское излучение и излучения, сопровождающие процесс радиоактивного распада. Смотри: распад радиоактивный.
irradiation [облучение]: попадание под воздействие ионизирующего излучения. Смотри: экспозиция (альтернативное определение).
isotopic code [изотопный код]: комбинация из последних цифр атомного номера и атомного веса; так, например, для 235U, 239Pu и 233U — это "25", "49" и "23"; для 240Pu принят изотопный код "410"; встречается в литературе, но в настоящее время употребляется редко.
linear energy transfer (LET) [линейная передача энергии (ЛПЭ)]: средняя потеря энергии ионизирующего излучения на единицу расстояния при его прохождении в среде. Высокая ЛПЭ обычна присуща протонам, альфа-частицам и нейтронам, тогда как низкая — рентгеновскому излучению, электронам и гамма-излучению. Смотри: ионизирующее излучение.
monitor, radiation [монитор радиационный]: детектор для измерения уровня ионизирующего излучения. Одной из целей измерения может быть получение информации о величине дозы или мощности дозы. Смотри: ионизирующее излучение.
multiplication, subcritical [размножение подкритическое]: коэффициент равновесия в подкритической делящейся системе с нейтронным источником, определяющий отношение общего количества нейтронов деления и источника к числу нейтронов источника.
multiplication factor (k eff ) [коэффициент размножения (k eff )]: среднее число нейтронов деления цепной реакции, образованных нейтроном за период его жизни внутри системы. Отсюда следует, что keff = 1, если система критична; keff < 1, если система подкритична; и keff > 1, если система надкритична.
neutron [нейтрон]: элементарная частица, не имеющая электрического заряда, масса покоя которой равна 1.67495 X 10—24 граммов и среднее время жизни около 10 минут.
neutron poison [нейтронный поглотитель]: неделящийся поглотитель нейтронов, обычно используемый для управления критичностью системы. Смотри: поглощение нейтронов, захват нейтронный.
neutrons, epithermal [нейтроны надтепловые]: нейтроны, кинетическая энергия которых выше энергии тепловых нейтронов, часто ограничены значениями энергии, сопоставимыми с энергией химической связи.
neutrons, fast [нейтроны быстрые]: нейтроны, кинетическая энергия которых выше определенной конкретной величины; обычно выбирается значение 0,1 МэВ (МэВ = миллион электрон-вольт).
neutrons, thermal [нейтроны тепловые]: нейтроны, находящиеся в тепловом равновесии со средой существования. При комнатной температуре средняя энергия тепловых нейтронов равна 0.025 эВ (эВ = электрон-вольт).
nonfavorable geometry [опасная геометрия]: смотри: безопасная геометрия.
nuclide [нуклид]: вид атома, характеризующийся атомным номером, массовым числом и, возможно, возбужденным состоянием, если оно является долгоживущим.
oralloy (Oy) [оралой]: термин был введен в Лос-Аламосе для использования в ранних документах для обозначения обогащенного урана (Окриджский сплав); в настоящее время используется редко, в основном, для высокообогащенного урана. Смотри: тубалой.
personnel monitor (radiation) [индивидуальный дозиметр, радиационный]: устройство для измерения экспозиционной дозы излучения. Информация об эквивалентной дозе воздействия ионизирующего излучения на биологическую ткань может быть получена из значения экспозиционной дозы, зарегистрированной пленочным дозиметром, ионизационными камерами и термолюминесцентными устройствами; из общего обсчета всего тела и анализа биологических образцов; а также путем мониторинга и специальных наблюдений.
photon [фотон]: квант электромагнитного излучения.
prompt burst reactor [импульсный реактор на мгновенных нейтронах]: устройство для осуществления неразрушающих сверхбыстрых ядерных импульсов на мгновенных нейтронах. Смотри: импульс на мгновенных нейтронах, внезапное возрастание критичности.
prompt criticality [критичность на мгновенных нейтронах]: состояние делящейся системы, при котором условие keff = 1 обеспечивается мгновенными нейтронами. Смотри: коэффициент размножения.
prompt neutrons [мгновенные нейтроны]: нейтроны, испускаемые мгновенно в процессе деления. Смотри: запаздывающие нейтроны.
quality factor (QF) [коэффициент качества]: линейный, зависимый от передачи энергии коэффициент, с помощью которого, при умножении его на поглощенную дозу, можно получить количественное выражение биологической эффективности поглощенной дозы от различных источников. Необходим в контексте защиты от излучения. Примерно соответствует отношению эквивалентной дозы к поглощенной дозе. Смотри: поглощенная доза, эквивалентная доза, линейная передача энергии.
quenching mechanism [механизм гашения]: физический процесс, отличный от механического повреждения, ограничивающий величину пика мощности при вспышке. Примерами являются тепловое расширение или формирование в растворе микропузырьков за счет радиолиза. Смотри: всплеск (мгновенный всплеск мощности).
rad [рад]: единица измерения поглощенной дозы; 1 рад = 10—2 Дж/кг среды. В 1976 году на Международной конференции по мерам и весам было принято решение о переходе на использование грея в качестве единицы измерения поглощенной дозы (Гр = 1 Дж/кг), но грей не использовался в литературе, описывающей аварии с возникновением критичности, так как все они произошли до введения этой единицы в употребление. Смотри: поглощенная доза, грей, индивидуальный дозиметр.
radiation [излучение]: в контексте безопасности при возникновении критичности данное понятие объединяет альфа-частицы, бета-частицы, нейтроны, гамма-лучи и различные их сочетания. Смотри: альфа-частицы, бета-частицы, нейтроны, рентгеновское излучение.
reactivity [реактивность]: параметр делящейся системы, пропорциональный 1–1/keff. Таким образом, реактивность равна нулю, когда система критична, положительна, когда система надкритична и отрицательна, когда система подкритична. Смотри: бета, цент и обратный час, т. е. различные единицы измерения реактивности; коэффициент размножения.
reflector [отражатель]: материал, окружающий снаружи активную зону, обладающий способностью обратного рассеивания, что позволяет возвращать в активную зону нейтроны, которые иначе бы из нее безвозвратно исчезли. Смотри: активная зона, система с делящимся материалом.
reflector savings [экономия отражателя]: абсолютная разница между размером АЗ критической системы с отражателем и соответствующим размером той же по составу АЗ в критическом состоянии, но без отражателя. Смотри: активная зона, система с делящимся материалом, отражатель.
relative biological effectiveness (RBE) [относительная биологическая эффективность]: коэффициент, употребляемый для сравнения биологической эффективности поглощенной дозы (в радах или греях) от различных типов источников ионизирующих излучений; точнее, это экспериментально определенное отношение поглощенной дозы данного излучения к поглощенной дозе эталонного излучения, потребной для оказания идентичного биологического эффекта на конкретный экспериментальный организм или ткань. Данный термин применяется только в радиобиологии, и его не следует применять в защите от излучений вместо коэффициента качества. Смотри: коэффициент качества.
rem [бэр]: единица измерения эквивалентной дозы (биологический эквивалент рентгена), замененная на зиверт, принятый в качестве единицы измерения в 1980 Международной конференцией по мерам и весам. Однако в литературе по авариям с возникновением критичности зиверт не употребляется. Смотри: эквивалентная доза, зиверт.
rep [фэр]: устаревший термин для выражения поглощенной дозы тканями человеческого организма, был впоследствии заменен на рад. Изначально образован как сокращение от выражения "физический эквивалент рентгена".
risk [риск]: стоимость класса аварий за определенный период времени, обычно выраженная в денежном выражении или человеческих жертвах в год или за период ресурса объекта. При отсутствии возможности определения опытным путем риск оценивается как произведение вероятности возникновения на последствия аварии данного типа. Не путать с опасностью. Смотри: опасность.
roentgen (R) [рентген]: единица измерения экспозиционной дозы; 1 Р = 2,58 X 10—4 Кл/кг в воздухе. Строго говоря, рентген применяется к рентгеновскому или гамма-излучению, хотя в одном из отчетов по авариям с возникновением критичности дозы бета-излучения были выражены в рентгенах. Смотри: экспозиция/облучение.
scram [быстрый останов]: альтернативный термин, обозначающий мгновенное заглушение реактора.
shutdown mechanism [механизм останова]: механизм гашения и механического повреждения, если оно имеется, который может ограничить мгновенный всплеск мощности. Смотри: разгон на мгновенных нейтронах, механизм гашения, всплеск (мгновенный всплеск мощности).
sievert (Sv) [зиверт]: единица измерения эквивалентной дозы; 1 3в = 1 Дж/кг = 100 бэр. Принят в 1980 на Международной конференции по мерам и весам вместо бэра. Смотри: эквивалентная доза, бэр.
spike (in a prompt-power excursion) [пик (мгновенный всплеск мощности)]: начальный импульс при мгновенном всплеске мощности, ограниченный механизмом останова. Смотри: разгон на мгновенных нейтронах, механизм останова.
tuballoy (Tu) [тубалой]: термин, который использовался во время второй мировой войны для обозначения урана. Пришел из Англии, в настоящее время считается устаревшим. Смотри: оралой.
uranium enrichment (enrichment) [обогащение урана (обогащение)]: весовой процент урана 235U в уране при условии, что процентное содержание превышает его естественное значение. Если говорится о "повышенном содержании 233U", то должно быть указано обогащение 233U.
x-ray [рентгеновское излучение]: электромагнитное излучение с длиной волны в интервале от 10–10 до 10—6 см.