DE2518876C2

DE2518876C2 - Verfahren zur Messung des Abbrandes von Kernbrennstoffen

Info

Publication number: DE2518876C2
Application number: DE2518876A
Authority: DE
Inventors: Carl M. Prof. Dr. Wien Fleck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-04-30
Filing date: 1975-04-28
Publication date: 1983-07-14
Also published as: ATA359674A; AT333392B; DE2518876A1

Description

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Fe-55 mit 2,6 Jahren Halbwertszeit, Fe-59 mit 45 Tagen Halbwertszeit, Ni-63 mit 92 Jahren Halbwertszeit, Mn-54 mit 303 Tagen Halbwertszeit, V-49 mit 330 Tagen Halbwertszeit, Sc-46 mit 84 Tagen Halbwertszeit, Zr-93 mit 14 -10* Jahre Halbwertszeit, Zr-95 mit 654 Tagen Halbwertszeit

Ist die Halbwertszeit T_1n der entsprechenden Aktivität sehr groß gegenüber der Einsatzzeit Τ_ε der Brennelemente im Reaktor, so erhäit man tür die Aktivität näherungsweise:

25

30

«o

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßverfahren, bei dem eine langlebige induzierte Aktivität von in Brennstabhüllen und/oder Brennelementenkästen befindlichen Kernbrennstoffen zum Zweck der Abbrandbe-Scimmung gemessen wird.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 18 09 525 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden zum Erhalt von langlebigen gut meßbaren Aktivitäten dem Brennstoff oder dessen Umhüllung aktivierbare Isotope zugegeben. Sodann wird eine ^-Messung des gesamten Brennelementes vorgenommen. Bei diesem bekannten Verfahren ist nicht nur der Meßvorgang umständlich sondern auch die Zugabe ist aufwendig.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Meßverfahren anzugeben, das bezüglich der Aktivitätsbestimmung vereinfacht ist.

Die Lösung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht nun darin, daß der Brennstabhülle und/oder dem Brennelementenkasten eine oberflächliche Materialprobe, in Form eines Abriebes entnommen und daß die spezifische Größe der langlebigen induzierten Akti- so vität dieser Materialprobe durch Vergleich mit einer Röntgenfluoreszenzanalyse oder einer Anregung mit geladenen Partikeln gemessen wird.

Din oberflächliche Entnahme einer Materialprobe an der Brennstabhülle bzw. an dem Brennelementenkasten führt zu keiner Zerstörung der Hülle bzw. des Kastens. Die Entnahme der Materialprobe erfolgt üblicherweise in Form eines Abriebes in einer Dicke von nur 10* mm, welche die Integrität der Brennstabhülle bzw. des Brennelementenkastens in keiner Weise gefährdet,

Nach Entnahme der Materialprobe in Form eines oberflächlichen Abriebes stellt man das Verhältnis von Probenmenge zur gemessenen Aktivität fest. Dazu liefert die Röntgenfluoreszenzanalyse oder die Anregung mit geladenen Partikeln nach vorhergehender Eichung die absolute Menge des verwendeten Ausgangsclementcs.

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A(7) = Ν(ι)α_α(Ε)Φ (Ej, 7)dtdE (1)

mit

35 aJE) Zerfallskonstante der Aktivität A(T) Konzentration des Ausgangskernes, kann meist in guter Näherung als konstant angenommen werden

entsprechender Aktivierungsquerschnitt zur Bildung der Aktivität A ( )

__ Bildung der Aktivität A (r ) Φ(Ε,Ι,Τ) energie-, zeit- und orUabhängiger Neutronenfluß.

Mit geeigneten Mittelwerten kann man die Gleichung (1) wie folgt darstellen:

A = λΝσ_βΦΤ_Ε.

(2)

Nach Korrektur der Zerfalle während der Bestrahlung bei konstanter Reaktorleistung gilt näherungsweise

A =

(3)

Die Flußzeit oder Fluens Φ\ hängt mit dem Abbrand bu, gemessen in Spaltungen pro ursprünglich eingesetzten spaltbaren Atomen (fifa) zusammen

bu

100

%fifa

(4)

wobei Of einen geeigneten Mittelwert über den energieabhängigen Spaltquerschnitt darstellt. Für große Halbwertszeiten gilt daher näherungsweise die Beziehung zwischen spezifischer Aktivität A/Nund Abbrand bu:

bu

-e'■"'■''-^s'^a')

) ■ 100

%fifa.

(5)

In der Gleichung (5) sind allerdings noch eine Anzahl von Korrekturen wie Flußdepression und Selbstabschirmung nicht enthalten. Auch wird sich eine tatsächliche Rechnung meist durch die Verwendung mehrerer Neutronengruppen von den obigen Formeln unterscheiden,

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obwohl! der Rechenvorgang im Prinzip durch die Glei- nungen mit Rechenautomaten durchgeführt werden, ist

chungen (1) bis (S" wiedergegeben ist, die mathematische Beherrschung des Problems durch

Ist die Halbwertszeit 7]« der entsprechenden Aktiv!- Gleichung (3) nicht schwierig. Es ist auch leicht mit

tat nicht viel größer als die Einsatzzeit Ti; der Brennele- dem Rechenautomaten Betriebsperioden mit starken

mente im Reaktor, so muß statt Gleichung (2) Glei- i Flußschwankungen zu berücksichtigen, indem über

chung p) verwendet werden. Gleichung (2) oder (3) schrittweise summiert wird.

Da aber alle, das Kernkraftwerk betreffende Rech-

Claims

Patentansprüche:

1. Meßverfahren, bei dem eine langlebige induzierte Aktivität von in Brennstabbüllen und/oder Brennelementenkästen befindlichen Kernbrennstoffen zum Zweck der Abbrandbestimrnung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstabhülle und/oder dem Brennelementenkasten eine oberflächliche Materialprobe in Form eines Abriebes entnommen und daß die spezifische Größe der langlebigen indizierten Aktivität dieser Materialprobe durch Vergleich mit einer Röntgenfluoreszenzanalyse oder einer Anregung mit geladenen Partikeln gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element, das die langlebige induzierte Aktivität aufweist, vor der Messung der spezifischen Aktivität nach chemischen, elektrophoretischen oder chromatographischen Methoden von den anderen in der Materialprobe enthaltenen Elementen getrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als langlebige induzierte Aktivitäten die Isotope Fe-55, Fe-59, Ni-63, Mn-54, V-49, Sc-46, Zr-93, Zr-95 verwendet werden.

Sind zu starke Störaktivitaten vorhanden, dann kann die Messung to vorteilhafter Weise nach chemischer, elektrophoretischer oder chromatographischer Abtrennung des zu messenden Elementes durchgeführt werden.

Von den in den Hüllrobren bzw, Brennelementkästen vorhandenen Legierungselementen, welche unter Neutronenbestrahlung Nuklide bilden, werden vorteilhafterweise folgende verwendet;

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