Nivå 8:2

Kritikalitetsstudiet är en viktig del av det övergripande säkerhetsarbetet inom kärnteknisk verksamhet. Det handlar om att noggrant undersöka och analysera risken för oavsiktlig kritikalitet – det vill säga risken för att en okontrollerad kedjereaktion startar när för mycket klyvbart material, som uran-235 eller plutonium-239, samlas på en och samma plats under ogynnsamma förhållanden.

Om tillräckligt mycket klyvbart material befinner sig för nära varandra, och om omgivande förhållanden som geometri, densitet, reflekterande material och närvaro av moderatorer (t.ex. vatten) bidrar till att neutroner kan spridas effektivt mellan kärnorna, kan en självbärande kedjereaktion uppstå. En sådan reaktion kan leda till kraftig neutron- och gammastrålning, vilket kan vara livshotande för människor i närheten samt orsaka allvarliga skador på utrustning och miljö. Även om det inte handlar om en explosion av samma slag som i ett kärnvapen, kan det ändå ge allvarliga konsekvenser.

Syftet med ett kritikalitetsstudium är att identifiera, analysera och minimera dessa risker. Genom att noggrant beräkna hur mycket fissilt material som kan hanteras eller lagras i olika former och under olika förhållanden, kan man sätta upp tydliga gränser för vad som är säkert. Studiet omfattar även hur materialet ska placeras – exempelvis avstånd mellan behållare, geometri på lagringskärl, samt användning av neutronabsorbenter eller reflekterande material. Man tar även hänsyn till tänkbara fel eller avvikelser från normala förhållanden (så kallade "worst case-scenarier") för att säkerställa att tillräckliga säkerhetsmarginaler finns.

Kritikalitetsstudier är särskilt viktiga i samband med hantering av kärnbränsle, uran- och plutoniumföreningar, både i civil kärnkraftsindustri och vid forskning. De används vid konstruktion och drift av anläggningar som kärnkraftverk, bränsletillverkningsanläggningar, återvinningsanläggningar, mellanlagringar och transportlösningar. Oavsett om det handlar om förvaring, bearbetning eller transport av fissilt material, måste varje steg i processen vara genomtänkt för att undvika kritikalitet.

Sammantaget är kritikalitetsstudiet ett centralt verktyg för att skydda människor, miljön och tekniska system. Det är ett förebyggande arbete som bidrar till att olyckor inte inträffar, och som därmed är en förutsättning för att kärnteknisk verksamhet ska kunna bedrivas på ett säkert och ansvarsfullt sätt.

The criticality study is an important part of the overall safety work in nuclear activities. It involves carefully investigating and analyzing the risk of accidental criticality – that is, the risk of an uncontrolled chain reaction starting when too much fissile material, such as uranium-235 or plutonium-239, is collected in one place under unfavorable conditions.

If enough fissile material is too close to each other, and if surrounding conditions such as geometry, density, reflective materials and the presence of moderators (e.g. water) contribute to the effective scattering of neutrons between the nuclei, a self-sustaining chain reaction can occur. Such a reaction can lead to intense neutron and gamma radiation, which can be life-threatening to people in the vicinity and cause serious damage to equipment and the environment. Even if it is not an explosion of the same type as in a nuclear weapon, it can still have serious consequences.

The purpose of a criticality study is to identify, analyze and minimize these risks. By carefully calculating how much fissile material can be handled or stored in different forms and under different conditions, clear limits can be set for what is safe. The study also includes how the material should be placed – for example, the distance between containers, the geometry of the storage vessels, and the use of neutron absorbers or reflective materials. It also takes into account possible errors or deviations from normal conditions (so-called "worst case scenarios") to ensure that sufficient safety margins are available.

Criticality studies are particularly important in connection with the handling of nuclear fuel, uranium and plutonium compounds, both in the civil nuclear industry and in research. They are used in the design and operation of facilities such as nuclear power plants, fuel fabrication plants, reprocessing plants, interim storage and transport solutions. Regardless of whether it concerns the storage, processing or transport of fissile material, every step in the process must be well thought out to avoid criticality.

Overall, the criticality study is a central tool for protecting people, the environment and technical systems. It is a preventive work that contributes to preventing accidents from occurring, and is thus a prerequisite for nuclear activities to be conducted in a safe and responsible manner.

Faktabaserade frågor

8.21. 

Förståelsefrågor

8.2

Analysfrågor

8.2

Fact-based questions

8.21. 

Comprehension questions

8.2

Analysis questions

8.2