Крючков Основы учёта,контроля 2007
.pdfФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ОСНОВЫ УЧЕТА, КОНТРОЛЯ И ФИЗИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Под редакцией Э.Ф. Крючкова
Рекомендовано УМО «Ядерные физика и технологии» в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений
Москва 2007
УДК 621.039.53(075) ББК 31.46я7
O75
Основы учета, контроля и физической защиты ядерных материа-
лов: Учебное пособие / Под ред. Э.Ф. Крючкова. М.: МИФИ, 2007. – 544 с. Авторы: А.В. Бушуев, В.Б. Глебов, Н.И. Гераскин, А.В. Измайлов,
Э.Ф. Крючков, В.В. Кондаков.
Учебное пособие посвящено систематическому изложению основ учета, контроля и физической защиты ядерных материалов (УК и ФЗ ЯМ). В первой части рассматриваются задачи и условия развития УК и ФЗ ЯМ в контексте проблемы нераспространения ядерного оружия, дается обзор правового базиса и основных регулирующих документов, действующих в указанной области. Вторая часть пособия посвящена изложению основ современных систем учета и контроля ядерных материалов (СУиК ЯМ). Приводится последовательное описание элементов, входящих в состав СУиК ЯМ. Значительное внимание уделяется вопросам, связанным с автоматизацией операций по учету и контролю материалов. В третьей части книги рассматриваются вопросы обеспечения физической защиты ядерных материалов и установок.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Безопасность и нераспространение ядерных материалов» (направление «Ядерные физика и технологии») и специализирующихся в рамках магистерской образовательной программы «Физическая защита, учет и контроль ядерных материалов» (направление «Техническая физика»). Данное пособие может быть полезно студентам старших курсов и аспирантам при изучении систем учета и контроля ядерных материалов.
Пособие подготовлено в рамках Инновационной образовательной программы.
Рецензенты: канд. техн. наук, доцент ОИАТЭ Г.М. Пшакин, нач. отдела ФГУП НИИА Н.В. Исаев
ISBN 978-5-7262-0869-5 © Московский инженерно физический институт (государственный университет), 2007
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Предисловие........................................................................................... |
7 |
Часть I. Ядерное нераспространение. Задачи и условия развития |
|
систем УК и ФЗ ЯМ................................................................. |
9 |
Глава 1. Проблема ядерного нераспространения.......................... |
10 |
1.1. Понятие ядерного нераспространения. |
|
Международный режим нераспространения....................... |
10 |
1.2. Некоторые современные проблемы ядерного |
|
нераспространения........................................................................ |
14 |
Глава 2. Основные технологии современного ядерного |
|
топливного цикла (ЯТЦ). Их значимость для обеспечения |
|
режима ядерного нераспространения ......................................... |
20 |
Глава 3. Международные гарантии нераспространения.............. |
61 |
3.1. Деятельность МАГАТЭ......................................................... |
61 |
3.2. Система экспортного контроля............................................. |
88 |
Глава 4. Национальные гарантии нераспространения. |
|
Специальное обращение с ЯМ и его составляющие ................. |
94 |
Глава 5. Нормативно–правовые основы развития и |
|
функционирования УК и ФЗ ЯМ в Российской Федерации.... |
100 |
5.1. Правовая основа деятельности в области УК и ФЗ ЯМ.... |
100 |
5.2. Нормативные основы УК и ФЗ ЯМ..................................... |
109 |
Глава 6. Человеческий фактор в УК и ФЗ ЯМ. Культура |
|
УК и ФЗ ЯМ.................................................................................. |
118 |
6.1. Современные угрозы безопасному обращению с ЯМ |
|
и система противодействия угрозам.......................................... |
118 |
6.2. Концепция культуры ядерной безопасности...................... |
120 |
6.3. Развитие культуры учета, контроля и физической |
|
защиты ЯМ ................................................................................... |
121 |
Часть II. Системы учета и контроля ядерных материалов............. |
125 |
Глава 1. Государственная система учета и контроля ЯМ |
|
(ГСУК ЯМ) ................................................................................... |
126 |
1.1. Структура ГСУК ЯМ............................................................ |
126 |
1.2. Учет ЯМ на уровне эксплуатирующей организации......... |
130 |
1.3. Тенденции развития систем учета ядерных материалов... |
131 |
3
Глава 2. Основные понятия системы измеряемого |
|
материального баланса ядерных материалов............................ |
135 |
2.1. Принцип категоризации ядерных материалов................... |
135 |
2.2. Формы ядерных материалов. Партия ядерных |
|
материалов.................................................................................... |
143 |
2.3. Зона баланса ядерных материалов (ЗБМ). Организация |
|
учета и контроля в ЗБМ............................................................... |
145 |
Глава 3. Информационные системы учета ЯМ............................ |
152 |
3.1. Задачи, решаемые информационной системой учета ЯМ .. |
152 |
3.2. Основные требования к информационным системам |
|
учета ЯМ....................................................................................... |
153 |
3.3. Структура информационной системы учета ЯМ |
|
на уровне предприятия................................................................ |
153 |
3.4. Транзакция как основной элемент |
|
регистрации ЯМ в ЗБМ ............................................................... |
157 |
3.5. Федеральная информационная система учета и |
|
контроля ядерных материалов.................................................... |
161 |
Глава 4. Статистические основы учета и контроля ЯМ.............. |
164 |
4.1. Основные понятия определения и сведения из теории |
|
вероятностей и статистики.......................................................... |
166 |
4.2. Основные требования статистического характера |
|
к СУиК ЯМ................................................................................... |
186 |
4.3. Погрешности, их модели и источники................................ |
193 |
4.4. Проверка гипотез и выборочные исследования................. |
208 |
4.5. Контроль и обеспечение качества измерений.................... |
226 |
Глава 5. Измерения ЯМ, применяемые в целях их учета |
|
и контроля..................................................................................... |
238 |
5.1. Основные понятия, применяемые при измерении |
|
ядерных материалов..................................................................... |
238 |
5.2. Неразрушающие методы анализа ЯМ. |
|
Калибровка, эталоны. .................................................................. |
244 |
5.3. Разрушающие анализы......................................................... |
290 |
5.4. Комплексное применение методов измерений ЯМ........... |
303 |
Глава 6. Главные учетные процедуры........................................... |
306 |
6.1. Процедуры передачи ЯМ..................................................... |
306 |
6.2. Физическая инвентаризация и баланс ЯМ.......................... |
310 |
Глава 7. Компьютеризированные СУиК ЯМ................................ |
330 |
4
7.1. Требования отраслевого стандарта к компьютеризи- |
|
рованным системам учета и контроля ядерных материалов ... |
330 |
7.2. Архитектура компьютеризированных систем учета |
|
ядерных материалов..................................................................... |
333 |
7.3. Базовое программное обеспечение...................................... |
341 |
7.4. Прикладное программное обеспечение.............................. |
370 |
7.5. Разработка компьютеризированных СУиК ЯМ................. |
405 |
Глава 8. Информационная безопасность компьютеризи– |
|
рованных СУиК ЯМ..................................................................... |
419 |
8.1. Защищенные системы обработки информации.................. |
419 |
8.2. Проблемы информационной безопасности в сфере |
|
учета и контроля ядерных материалов....................................... |
421 |
8.3. Угрозы информационной безопасности и |
|
противодействие им..................................................................... |
424 |
8.4. Стандарты в сфере обеспечения информационной |
|
безопасности в автоматизированных СуиК ЯМ ....................... |
428 |
8.5. Влияние Федерального закона «О техническом |
|
регулировании» на обеспечение безопасности |
|
информационных технологий..................................................... |
450 |
8.6. Вопросы надежности компьютеризированных |
|
СуиК ЯМ и резервирования информации ................................. |
452 |
Глава 9. Автоматизация учета ЯМ................................................ |
458 |
9.1. Использование баркодной технологии для |
|
идентификации ЯМ...................................................................... |
459 |
9.2. Автоматизация процессов измерения ЯМ.......................... |
470 |
9.3. Системный подход к построению СУиК ЯМ |
|
на предприятии............................................................................. |
472 |
Глава 10. Контроль ядерных материалов...................................... |
475 |
10.1. Средства и меры контроля ЯМ на предприятиях ............ |
475 |
10.2. Внутригосударственный и международный |
|
контроль ЯМ................................................................................. |
485 |
Часть III. Физическая защита ядерных материалов и установок .. |
487 |
Глава 1. Общая характеристика задачи физической защиты...... |
488 |
Глава 2. Нормативно–правовое обеспечение физической |
|
защиты.............................................................................................. |
491 |
Глава 3. Структура и состав системы физической |
|
защиты (СФЗ) .............................................................................. |
493 |
5
Глава 4. Общая характеристика подсистем СФЗ.......................... |
496 |
4.1. Комплекс технических средств физической защиты............ |
496 |
4.2.Физические барьеры и организационная |
|
подсистема СФЗ........................................................................... |
502 |
Глава 5. Общие принципы построения СФЗ................................. |
505 |
Глава 6. Процесс создания (совершенствования) СФЗ. |
|
Стадии и этапы............................................................................. |
511 |
Глава 7. Анализ уязвимости ЯОО............................................... |
514 |
Глава 8. Оценка эффективности СФЗ......................................... |
519 |
Глава 9. Взаимодействие СФЗ с системой учета и |
|
контроля ЯМ.................................................................................. |
531 |
Список терминов................................................................................ |
534 |
6
ПРЕДИСЛОВИЕ
Данная книга посвящена систематическому изложению основ учета, контроля и физической защиты ядерных материалов и является первым учебным пособием в методическом обеспечении подготовки специалистов по специальности 140309 «Безопасность и нераспространение ядерных материалов». Книга состоит из трех частей. В первой части рассмотрены задачи и условия развития систем учета, контроля и физической защиты ядерных материалов (УК и ФЗ ЯМ) в контексте проблемы нераспространения. Анализ основных технологий, форм и потоков ядерных материалов, обращаемых в рамках ядерного топливного цикла, является основой дальнейшего рассмотрения возможных методов и процедур их учета, контроля и защиты. В первой части пособия также дается обзор правового базиса и основных регулирующих документов, действующих в области УК и ФЗ ЯМ. Рассмотрены международные гарантии и их взаимосвязь с национальными программами гарантий нераспространения. Даются начальные знания относительно программы развития национальных гарантий нераспространения в России и ее основы – учета, контроля и физической защиты ядерных материалов. Уделяется особое внимание подходу категорированных гарантий и концепции эшелонированной защиты ядерных материалов. Рассмотрены цели и формы интеграции учета, контроля и физической защиты.
Вторая часть учебного пособия посвящена изложению основ современных систем учета и контроля ядерных материалов (СУиК ЯМ). При этом рассмотрение ведется для двух уровней системы учета и контроля ядерных материалов: федеральном и эксплуатирующей организации. Одно из центральных мест книги занимает рассмотрение основных понятий современной системы измеряемого материального баланса и компонентов СУиК ЯМ на уровне предприятий. Раскрывается сущность статистической природы данных о ядерных материалах. По ходу изложения материала вводятся ключевые термины, дается их определение и разъясняется смысл на примерах. Приводится последовательное описание элементов, входящих в состав СУиК ЯМ. Значительное внимание уделяется вопросам, связанным с автоматизацией операций по учету и контролю материалов.
7
В третьей части книги кратко рассмотрен спектр вопросов обеспечения физической защиты ядерных материалов и установок.
Помимо студентов, изучающих безопасность и нераспространение ядерных материалов, данное пособие будет полезно всем студентам вузов, обучающихся по специальностям, связанным с ядерной инженерией, а также всем желающим приобрести начальные знания в области безопасного обращения с ядерными материалами.
Авторы выражают глубокую благодарность А.Н. Румянцеву, В.М. Шмелеву, В.А. Апсэ, А.Н. Шмелеву, Е.В. Петровой за помощь, ценные предложения и глубокие замечания. Авторы также выражают признательность Г.А. Бобровой за помощь в подготовке рукописи пособия к изданию.
8
Часть I
ЯДЕРНОЕ НЕРАСПРОСТРАНЕНИЕ. ЗАДАЧИ И УСЛОВИЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ УЧЕТА, КОНТРОЛЯ И ФИЗИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (УК и ФЗ ЯМ)
ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМА ЯДЕРНОГО НЕРАСПРОСТРАНЕНИЯ
1.1. Понятие ядерного нераспространения. Международный режим нераспространения
Идеей безопасного обращения с ядерными материалами (ЯМ) проникнуто любое использование ядерной энергии, включая ядерную энергетику. Эта идея является основополагающей для международных соглашений и национальных законов. Она положена и в основу закона об использовании атомной энергии, принятого в нашей стране в 1995 г. Безопасность ЯМ с точки зрения общества – это контроль за использованием ЯМ и обеспечение исключительно мирного их использования.
Определим, что в дальнейшем будем понимать под термином ядерные материалы. Будем следовать терминологии, определенной в законе об использовании атомной энергии, в котором вводятся три основных вида материалов:
•ядерные материалы (ЯМ) – материалы, содержащие делящиеся вещества, или способные их воспроизвести (например, уран–238);
•радиоактивные вещества (РВ) – вещества, испускающие ионизирующее излучение (исключая ЯМ);
•радиоактивные отходы (РАО) – ЯМ + РВ, которые не предполагают в дальнейшем использовать (например, после радиохимической переработки облученного топлива).
Отметим, что нас будет, главным образом, интересовать первый вид материалов. В России четко определен список ядерных материалов, который будет в следующих главах подробно рассмотрен.
Противоречивая особенность ЯМ заключается в том, что наряду
сглобальным распространением мирной ядерной энергетики сами ядерные материалы не подлежат свободному распространению в силу своей потенциальной опасности быть использованными для создания ядерного оружия (ЯО). Эта противоречивая особенность ЯМ лежит в основе так называемой проблемы нераспространения [1–3]. Угрозе распространения ЯО противодействуют международные и национальные системы гарантий нераспространения, системы экспортного контроля.
США и СССР были первыми ядерными державами, развивающими ядерный военный потенциал и ядерную энергетику. С начала 1960–х гг. постоянно расширялось сообщество ядерных государств.
10