Документ утратил силу или отменен. Подробнее см. Справку
Постановление Ростехнадзора от 19.11.2007 N 3 "Об утверждении и введении в действие Руководства по безопасности "Обеспечение безопасности при транспортировании радиоактивных материалов (справочный материал к Правилам безопасности при...

ВАЛИДАЦИЯ РАСЧЕТНОГО МЕТОДА

VII.22. В заявке на утверждение транспортной упаковки следует продемонстрировать, что метод расчета (программы и данные о сечениях), использованный для обеспечения безопасности по критичности, прошел валидацию по результатам измерений, применимость которых к конструктивным характеристикам упаковки может быть показана. Путем валидации следует обеспечивать основу надежности метода расчета и обосновывать значения, определяющие пределы подкритичности системы упаковочного комплекта. Данные о валидации применяемого программного средства можно приводить в виде расчетов надежных измерений либо краткого резюме со ссылкой на имеющийся литературный источник.

VII.23. В имеющихся руководствах [VII.5, VII.9] по выполнению и документированию процесса валидации указано следующее:

(1) систематическая погрешность и неопределенности следует устанавливать путем сравнения с критическими экспериментами, применимыми к конструкции упаковки;

(2) область применимости систематической погрешности и неопределенностей следует основывать на диапазоне вариации параметров в экспериментах;

(3) любое распространение диапазона применимости за пределы экспериментальных параметров следует основывать на тенденциях изменения систематической погрешности и неопределенностей в зависимости от параметров и применения независимых методов расчета;

(4) верхний предел подкритичности для упаковки следует определять на основе установленных величин систематической погрешности и неопределенностей и запаса подкритичности.

VII.24. Хотя имеется значительное количество справочных материалов, демонстрирующих работоспособность многих программ оценки критичности и комбинаций данных о сечениях, в ООБ все же следует показывать, что конкретный метод расчета (например, версия программы, библиотека сечений и компьютерная платформа), использованный заявителем, обоснован (прошел валидацию) в соответствии с выше обозначенным процессом и учитывает требования обеспечения качества на всех этапах оценки.

VII.25. На первом этапе процесса валидации следует устанавливать соответствующие значения систематической погрешности и неопределенности метода расчета, используя хорошо поставленные критические эксперименты с параметрами (например, материалы, геометрия), которые являются характеристиками конструкции упаковки. При выборе критических экспериментов для процесса валидации следует учитывать конфигурацию единичной упаковки, партии упаковок, а также нормальные и аварийные условия при перевозке. В идеале набор экспериментов должен соответствовать характеристикам упаковки, наиболее влияющим на энергетический спектр нейтронов и реактивность. В состав таких характеристик входят:

(1) делящиеся изотопы (U-233, U-235, Pu-239 и Pu-241 согласно определению в п. 222 (п. 5 НП-053-04), а также форма (гомогенная, гетерогенная, металлическая, оксидная, фторидная и т.д.) и изотопный состав делящегося материала;

(2) водородное замедление с учетом соответствующих оптимальных условий внутри упаковок и между ними (если в упаковке имеются существенные количества других замедлителей, таких как углерод или бериллий, их также следует учитывать);

(3) вид (например, бор, кадмий), размещение (в промежутках между элементами содержимого, в составе или вне содержимого) и распределение поглощающих и конструкционных материалов;

(4) конфигурация содержимого единичной упаковки (например, гомогенная или гетерогенная) и отражающих материалов упаковочного комплекта (свинец, сталь и т.п.);

(5) конфигурация партии, включая дистанциирование, разделяющий материал и количество упаковок.

VII.26. К сожалению, маловероятно, что полный набор

характеристик упаковки может быть найден в доступных данных о

критических экспериментах, а критические эксперименты для больших

партий упаковок в настоящее время не существуют. Соответственно

следует моделировать достаточное количество критических

экспериментов, чтобы адекватно продемонстрировать, что в каждом из

них метод расчета предсказывает k в рамках принятых стандартов.

eff

Эксперименты следует выбирать с характеристиками, считающимися

важными для k упаковки (или партии упаковок) при нормальных и

eff

аварийных условиях.

VII.27. Выбранные критические эксперименты следует кратко описывать в ООБ со ссылками на литературу, содержащую подробные описания. В ООБ следует отмечать любые отступления от описаний экспериментов, приведенных в ссылочных документах, включая обоснование таких отступлений (дискуссии с экспериментатором, журналы экспериментов и т.п.). Поскольку валидация и вспомогательная документация могут вылиться в объемный отчет, обычно считается приемлемым в ООБ приводить резюме и ссылку на отчет о валидации.

VII.28. Для валидации с использованием критических

экспериментов систематической погрешностью метода расчета является

разность между рассчитанным значением k критического

eff

эксперимента и 1,0, хотя может учитываться погрешность

эксперимента и использование метода экстраполяции. Обычно говорят,

что метод расчета имеет положительную систематическую погрешность,

если он дает завышенную критичность (т.е. рассчитанный

k > 1,0), и отрицательную, если он недооценивает критичность

eff

(т.е. рассчитанный k < 1,0). Расчетный метод должен иметь

eff

систематическую погрешность, которая не зависит от

характеристических параметров, либо является гладкой, плавной

функцией характеристических параметров. По возможности следует

анализировать достаточное количество критических экспериментов,

чтобы определять тренд параметров, важных для процесса валидации

(например, соотношение водород - делящийся материал (Н/Х),

обогащение U-235, материал поглотитель нейтронов). Систематическую

погрешность для набора критических экспериментов следует

определять как разность между наилучшим приближением из

рассчитанных значений k и 1,0. При наличии тренда

eff

систематическая погрешность не будет постоянной в пределах

диапазона изменения параметров. При отсутствии тренда

систематическая погрешность будет постоянной в пределах диапазона

применимости. Чтобы тренды были признаны, они должны быть

статистически значимы как в отношении расчетных неопределенностей,

так и неопределенностей эксперимента.

VII.29. Лицу, выполняющему анализ безопасности по критичности, следует учитывать три общих источника неопределенности: неопределенность экспериментальных данных, неопределенность метода расчета и неопределенность, связанную с расчетными моделями. Примерами неопределенностей в экспериментальных данных являются неопределенности данных о материале или изготовлении либо неопределенности вследствие неадекватного описания конфигурации эксперимента или просто из-за допусков по оборудованию. Примеры неопределенностей метода расчета - неопределенности аппроксимации, используемой для решения математических уравнений, неопределенности, связанные со сходимостью решения, и неопределенности данных о сечениях или их обработки. Индивидуальная техника моделирования, выбор входных опций программы и интерпретация результатов расчета служат возможными источниками неопределенности, связанной с расчетной моделью.

VII.30. В общем случае все эти источники неопределенности

следует рассматривать интегрально в вариациях значений k ,

eff

рассчитанных для критических экспериментов. Сюда следует включать

стандартное отклонение метода Монте-Карло в каждом значении k ,

eff

рассчитанном для критического эксперимента, а также любые

изменения рассчитанного значения, вызванные учетом

неопределенностей эксперимента. Таким образом, эти

неопределенности будут включены в систематическую погрешность и

неопределенность этой погрешности. Эти вариации или

неопределенность систематической погрешности следует устанавливать

путем имеющей силу статистической обработки рассчитанных значений

k для критических экспериментов. Существуют методы [VII.10],

eff

позволяющие оценивать систематическую погрешность и ее

неопределенность в зависимости от изменения параметров выбранных

характеристик.

VII.31. Следует представлять расчетные модели, использованные для анализа критических экспериментов, или давать ссылки на соответствующие описания. Следует приводить наборы исходных данных для анализа, указывая, были ли эти данные разработаны заявителем или взяты из других конкретных источников (опубликованных документов, баз данных и т.п.). Известные неопределенности экспериментальных данных следует указывать с обсуждением того, как (или были ли) они включены в оценку суммарной систематической погрешности и неопределенности метода расчета. В заявке следует подробно обсуждать статистическую обработку, использованную при определении систематической погрешности и ее неопределенности, давая необходимые библиографические ссылки.

VII.32. Как составную часть усилий по валидации следует

указывать область применимости установленной систематической

погрешности и неопределенности. В ООБ следует демонстрировать, что

и при нормальных и при аварийных условиях упаковка находится в

пределах этой области применимости и (или) ООБ должен определить

расширение области, необходимое для охвата упаковки. Область

применимости следует определять, выявляя диапазон изменения важных

параметров и (или) характеристик, для которых программа прошла

(или нет) валидацию. В заявке на утверждение следует обсуждать и

обосновывать процедуру или метод, использованный для определения

области применимости. Например, один метод [VII.10] определяет

область применимости как пределы (верхний и нижний) изменения

характеристических параметров, использованных для корреляции

систематической погрешности и неопределенности. В качестве

характеристического параметра может использоваться соотношение

водород - делящийся материал (например, Н / Х = от 10 до 500),

средняя энергия, вызывающая деление, отношение общего количества

актов деления к количеству актов деления на тепловых нейтронах

(например, F / F = от 1,0 до 5,0), обогащение U-235 и т.п.

th

VII.33. Возможность применения систематической погрешности и неопределенности к упаковке с характеристиками, выходящими за пределы установленной области применимости, допускается в согласованном руководстве [VII.5]. В этом руководстве указано, что распространение за пределы области применимости следует основывать на трендах систематической погрешности как функции параметров системы и, если распространение большое, подтверждать независимыми методами расчета. Однако заявителю следует учитывать, что экстраполяция может приводить к слабому предсказанию реального поведения системы. Даже интерполяция в широком диапазоне без экспериментальных данных может вводить в заблуждение [VII.11]. Заявителю следует также учитывать, что сравнение с другими методами расчета может высвечивать недостаток или обеспечить согласованность; однако наличие отличающихся результатов при применении независимых методов не всегда означает простую задачу определения который из результатов является "правильным" при отсутствии экспериментальных данных [VII.12].

VII.34. Аналитик безопасности по критичности должен осознавать, что в настоящее время нет ни согласованного руководства по определению того, что является "дальним" распространением, ни руководства по распространению трендов систематической погрешности. Фактически это не просто тренд систематической погрешности, который следует учитывать аналитику, а тренд неопределенности и систематической погрешности. Малочисленность экспериментальных данных вблизи одного края диапазона изменения параметра может вызывать увеличение неопределенности в этом районе.

Примечание: При любой экстраполяции неопределенности методом Лихтенвальтера [VII.10] следует учитывать функциональную зависимость неопределенности от параметра, а не только максимальное значение неопределенности.

Правильная экстраполяция систематической погрешности и неопределенности означает, что аналитику следует определять и понимать тренды систематической погрешности и неопределенности. Аналитику следует прилагать максимальные усилия для расширения области применимости и обеспечивать детальное обоснование необходимости экстраполяции вместе с исчерпывающим описанием метода и процедуры, используемой для оценки систематической погрешности и неопределенности в расширенном диапазоне.

VII.35. В разделе безопасности по критичности ООБ следует

продемонстрировать, как систематическая погрешность и

неопределенность, определенные из сравнения расчетов с

критическими экспериментами, использованы для установления

минимального значения k (т.е. верхнего предела подкритичности),

eff

чтобы аналогичные системы с более высоким рассчитанным значением

k считались критическими. Для установления критерия

eff

приемлемости рекомендовано следующее общее соотношение:

k - ДЕЛЬТА k >= k + n сигма + ДЕЛЬТА k ,

c u eff m

где:

k - условие критичности (1,00);

c

ДЕЛЬТА k - допуск на расчетные значения систематической

u

погрешности и неопределенности;

ДЕЛЬТА k - требуемый запас подкритичности;

m

k - рассчитанное значение для упаковки или партии упаковок;

eff

n - учитываемое количество стандартных отклонений (обычно 2

или 3);

сигма - стандартное отклонение значения k , полученного

eff

методом Монте-Карло.

Таким образом, общее соотношение может быть переписано как

1,00 - ДЕЛЬТА k >= k + n сигма + ДЕЛЬТА k

u eff m

или

k + n сигма <= 1,00 - ДЕЛЬТА k - ДЕЛЬТА k .

eff m u

VII.36. Максимальный верхний предел подкритичности (USL),

который следует использовать для оценки упаковок, равен

USL = 1,00 - ДЕЛЬТА k - ДЕЛЬТА k .

m u

VII.37. Как отмечено ранее, систематическая погрешность может

быть положительной (завышать оценки критических экспериментов) или

отрицательной (занижать оценки критических экспериментов). Однако

разумной практикой оценок безопасности по критичности служит

предположение, что неопределенности имеют односторонний характер,

занижающий оценки условий критичности, и по определению, всегда

равны нулю или отрицательны. Член ДЕЛЬТА k , использованный в

u

данном разделе, представляет составную величину систематической

погрешности и неопределенности, и заявителю следует определять

этот член так, чтобы не вызывать увеличения значения USL. Таким

образом,

┌

│ абсолютному значению составной величины

ДЕЛЬТА k = < систематической погрешности и неопределенности,

u │ если она отрицательна, или 0, если эта составная

│ величина положительна.

└

VII.38. Величина запаса подкритичности ДЕЛЬТА k , используемая

m

в оценках безопасности, является предметом обоснования, учитывая

чувствительность k к предвидимым физическим или химическим

eff

изменениям упаковки и наличие исчерпывающего исследования по

валидации. Например, системы с низкообогащенным ураном могут иметь

высокое значение k , но демонстрировать почти незначительные

eff

изменения этой величины при мыслимых изменениях условий упаковки

или количества делящегося материала. Наоборот, системы с

высокообогащенным ураном могут демонстрировать значительные

изменения k при довольно малых изменениях условий упаковки и

eff

количества делящегося материала. Типичной практикой для

транспортных упаковок служит применение значения ДЕЛЬТА k равного

m

0,05 ДЕЛЬТА k. Хотя значение ДЕЛЬТА k меньшее 0,05 может быть

m

приемлемым для определенных упаковок, столь малые значения требуют

обоснования на основе доступной валидации, продемонстрированного

понимания системы и влияния возможных изменений. Статистический

метод Лихтенвальтера [VII.10] дает пример подхода, который можно

использовать для демонстрации того, что выбранное значение ДЕЛЬТА

k адекватно данному набору критических экспериментов,

m

использованных при валидации. Малочисленность данных критических

экспериментов или необходимость выхода за пределы области

применимости [VII.5] могут означать необходимость увеличения

запаса подкритичности сверх обычно принимаемых значений.

VII.39. Информацию о потенциально полезных критических экспериментах, стандартных упражнениях и отчетах о валидации характерных программ можно найти в [VII.10, VII.13 - VII.21].

Метод анализа Расчеты и результаты