JP2001281384A - Monitoring method of critical approach and measuring jig for monitoring - Google Patents

Monitoring method of critical approach and measuring jig for monitoring

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JP2001281384A
JP2001281384A JP2000089950A JP2000089950A JP2001281384A JP 2001281384 A JP2001281384 A JP 2001281384A JP 2000089950 A JP2000089950 A JP 2000089950A JP 2000089950 A JP2000089950 A JP 2000089950A JP 2001281384 A JP2001281384 A JP 2001281384A
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Japan
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neutron
multiplication factor
fuel
fuel region
effective multiplication
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JP2000089950A
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Japanese (ja)
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Kiyoshi Ueda
精 植田
Tomoharu Sasaki
智治 佐々木
Tsukasa Kikuchi
司 菊池
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a monitoring method of critical approach of neutron multi plication system capable of automatically judging whether a system including nuclear fuel approaches the criticality or not and preventing a criticality acci dent, and a method capable of estimating the generation ratio of neutron and the outline of the change with time, even if the criticality accident has ocurred, from the outside of a building in the accident site. SOLUTION: A neutron detector is arranged on the side surface or inner part of a fuel container. When the relation of a neutron flux (ϕ0) with a large effective magnification to an effective multiplication factor (k0) is ϕ0=a0+b0/(1-k0), and the relation of a neutron flux (ϕ) in a small effective magnification with an effective multiplication factor (k) is ϕ=a+b/(1-k) (wherein a0, b0, a and b are constants), the area where (ϕ0/ϕ) and 1/ρ0 (wherein ρ0=(1-k0/k0) have a substantially linear relation is determined from the relation of (ϕ0/ϕ) with ϕ0, ϕ, k0, and k, ϕ0 and ϕ are measured to monitor the change of k0, and when k0 exceeds a fixed value, an alarm is issued.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、原子燃料を含む中
性子増倍体系の臨界近接監視方法及び監視治具に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for monitoring critical proximity of a neutron multiplication system including a nuclear fuel.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、原子炉の燃料貯蔵プール、燃料
輸送容器、使用済燃料再処理施設等では臨界にならない
よう厳重な設計が成されており、さらに未臨界性を確認
する方法もいろいろ提案されており、これらの体系では
十分な臨界安全性が確保されている。
2. Description of the Related Art In general, a strict design is made so that a fuel storage pool, a fuel transport container, a spent fuel reprocessing facility, etc. of a nuclear reactor do not become critical, and various methods for confirming subcriticality are proposed. These systems ensure sufficient criticality safety.

【0003】一方、新燃料加工施設では、取り扱う最高
濃縮度の燃料を最適減速条件として十分未臨界を保持す
るために、主に燃料収納部の形状寸法を特定する形状寸
法管理や、濃縮度、質量、濃度等により管理する設計が
成されている。
On the other hand, in the new fuel processing facility, in order to keep the fuel with the highest enrichment to be handled sufficiently subcritical as an optimal deceleration condition, the shape and size management mainly specifying the shape and size of the fuel storage unit, the enrichment, It is designed to be controlled by mass, concentration, etc.

【0004】中性子増倍体系、特に使用済燃料集合体単
独の体系に対する未臨界度測定法あるいは使用済燃料集
合体を多数配置した体系に対する未臨界度測定法に関し
ては、本発明者らを含めた多くの研究者から各種の方法
が提案されてきた。
[0004] The present inventors have included the present inventors regarding a subcriticality measurement method for a neutron multiplication system, particularly for a system of a spent fuel assembly alone or for a system in which a large number of spent fuel assemblies are arranged. Many methods have been proposed by many researchers.

【0005】しかしながら、時間的に中性子増倍率が変
化する燃料溶液体系に対する未臨界度測定法に関する発
明はあまりなされていない。一般にこの様な体系は前述
した形状寸法管理、容積管理、質量管理、濃度管理など
の方法で設計されている。これらの設計は余裕を確保し
た臨界安全設計となっているが、さらに、臨界事故を厳
に防止し臨界安全性をより高く確保する方法を実現する
ことが重要視されている。
However, there have been few inventions relating to a subcriticality measuring method for a fuel solution system in which the neutron multiplication factor changes with time. Generally, such a system is designed by the above-described methods such as shape / dimension management, volume management, mass management, and density management. Although these designs are critical safety designs with a sufficient margin, it is also important to realize a method for strictly preventing criticality accidents and ensuring higher criticality safety.

【0006】また、かかる方法の実現に当っては、事故
発生後直ちに警報を発生するという手段のみならず、原
子燃料を含む体系が臨界に近付いているか否かを判定す
る手段を有することが望まれる。
In realizing such a method, it is desirable to have not only means for generating an alarm immediately after the occurrence of an accident but also means for determining whether or not a system including nuclear fuel is approaching criticality. It is.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、臨界近接監
視装置が動作しているかぎり原子燃料を含む体系が臨界
に近付いているか否かを自動的に判定でき、かつ臨界事
故を未然に防止することが出来る中性子増倍体系の臨界
近接監視方法、また、定期的に放射化測定治具をサンプ
リングして中性子増倍体系の変化を把握することにより
臨界事故を事前に予知することができるとともに、万一
臨界事故が発生した場合でも、事故現場の建物の外側か
ら中性子の発生率及びその経時変化の概要を推定する方
法であり、これらの方法を (a)測定原理と装置が単
純、 (b)計測器の構成とその校正作業が簡便、(c)保守
・管理が容易、(d)極めて低廉という条件で提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention can automatically determine whether a system containing nuclear fuel is approaching criticality as long as a criticality monitoring device is operating, and can prevent a criticality accident from occurring. Criticality monitoring method of neutron multiplication system that can be used.Also, it is possible to predict criticality accidents in advance by sampling the activation measurement jig periodically and grasping the change of neutron multiplication system. Even if a criticality accident occurs, it is a method of estimating the neutron generation rate and the outline of its change over time from outside the building at the accident site. b) The purpose of the present invention is to provide a measuring instrument having a simple configuration and calibration work, (c) easy maintenance and management, and (d) extremely low cost.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に係る臨界近接監視方法は、燃料容器の側
面又は内部に中性子検出器を配置し、実効増倍率が大き
い場合の中性子束(φ0)と実効増倍率(k0)との関係
をφ0=a0 +b0/(1−k0)、実効増倍率が小さい
場合の中性子束(φ)と実効増倍率(k)との関係をφ
=a +b/(1−k)、(ただしa0,b0,a,bは
定数)として、(φ0/φ)とφ0,φ,k0,kとの関
係から、(φ0/φ)と(1/ρ0)(ただしρ0=(1
−k0)/k0 )とがほぼ直線関係となる領域を求め、
φ0とφを測定してk0の変化を監視し、k0が一定値を
越えた時に警報を発することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a critical proximity monitoring method according to a first aspect of the present invention provides a neutron detector in which a neutron detector is arranged on the side or inside of a fuel container, and the neutron flux when the effective multiplication factor is large. The relationship between (φ 0 ) and the effective multiplication factor (k 0 ) is φ 0 = a 0 + b 0 / (1-k 0 ), and the neutron flux (φ) and the effective multiplication factor (k) when the effective multiplication factor is small. Relationship with φ
= A + b / (1−k) (where a 0 , b 0 , a, b are constants), and from the relationship between (φ 0 / φ) and φ 0 , φ, k 0 , k, (φ 0 / Φ) and (1 / ρ 0 ) (where ρ 0 = (1
−k 0 ) / k 0 ) are found to be in a substantially linear relationship,
It is characterized in that φ 0 and φ are measured to monitor the change of k 0 , and an alarm is issued when k 0 exceeds a certain value.

【0009】なお、上記の中性子束比φ0/φがa0,b
0,a,b,R(ただしR=k0/k)を定数とし、1/
ρ0と略直線関係にあることを具体的に示すと、下式の
とおりである。
Note that the neutron flux ratio φ 0 / φ is a 0 , b
0 , a, b, and R (where R = k 0 / k) are constants, and 1 /
The following equation specifically shows that there is a substantially linear relationship with ρ 0 .

【0010】(φ0 /φ)=(b0 /b)・{(1−a
/φ)/(1−a0 /φ0 )}×[1+(1−R)/ρ
0 ] 請求項2に係る臨界近接監視方法は、請求項1記載の臨
界近接監視方法に係り、中性子非減速材空間に配置され
た燃料領域において、前記実効増倍率がk0の場合の燃
料領域は燃料領域側面に中性子反射体を装着した体系で
あり、前記実効増倍率がkの場合の燃料領域は燃料領域
側面に中性子反射体を装着しない体系であることを特徴
とする。
0 / φ) = (b 0 / b) {(1-a
/ Φ) / (1-a 0 / φ 0 )} × [1+ (1-R) / ρ
0 ] A critical proximity monitoring method according to claim 2, according to the critical proximity monitoring method according to claim 1, wherein in the fuel region arranged in the neutron non-moderator space, the fuel region when the effective multiplication factor is k 0. Is a system in which a neutron reflector is mounted on the side surface of the fuel region, and the fuel region when the effective multiplication factor is k is a system in which the neutron reflector is not mounted on the side surface of the fuel region.

【0011】請求項3の臨界近接監視方法は、請求項1
の臨界近接監視方法に係り、中性子減速材空間に配置さ
れた燃料領域において、前記実効増倍率がk0の場合の
燃料領域は燃料領域側面に中性子吸収体を装着しない体
系であり、前記実効増倍率がkの場合の燃料領域は燃料
領域側面に中性子吸収体を装着した体系であることを特
徴とする。
[0011] The critical proximity monitoring method according to claim 3 is based on claim 1.
According to the critical proximity monitoring method, in the fuel region arranged in the neutron moderator space, the fuel region in the case where the effective multiplication factor is k 0 is a system in which a neutron absorber is not attached to the side surface of the fuel region. When the magnification is k, the fuel region is a system in which a neutron absorber is mounted on the side surface of the fuel region.

【0012】本発明によれば、燃料領域が空気中に在る
と水中に在るとに拘らず、燃料の組成、濃度及び形状が
一定で1種類の燃料体系に、中性子反射体を着脱したり
中性子吸収体を着脱することによって、中性子束の変化
を1より大きい相対比として表し、実施例1で詳述する
ように、それを反応度の逆数と直線関係に相関付けるこ
とができ、その結果、実行増倍率が求まるので、臨界近
接の状況が明確に確認でき、必要に応じて正確かつ容易
に警報を発生させることができる。
According to the present invention, a neutron reflector is attached to and detached from one kind of fuel system having a constant fuel composition, concentration and shape regardless of whether the fuel region is in the air or in the water. By attaching or detaching the neutron absorber, the change in the neutron flux can be expressed as a relative ratio greater than 1, and as described in detail in Example 1, it can be correlated with the reciprocal of the reactivity and the linear relationship. As a result, the execution multiplication factor is obtained, so that the critical proximity situation can be clearly confirmed, and an alarm can be generated accurately and easily as needed.

【0013】請求項4の臨界近接監視方法は、請求項1
乃至3の臨界近接監視方法において、中性子検出器を取
り囲み中性子反射体着脱側あるいは中性子吸収体着脱側
に水換算で少なくとも厚さ3cmの中性子検出器用減速材
を配置して中性子反射体着脱あるいは中性子吸収体着脱
による中性子場の変化の影響を抑制した構成とすること
を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, a critical proximity monitoring method is provided.
In the critical proximity monitoring methods of (1) to (3), a moderator for a neutron detector having a thickness of at least 3 cm in water equivalent is disposed on the neutron reflector mounting / removing side or the neutron absorbing mounting / removing side surrounding the neutron detector. The configuration is characterized in that the influence of the change of the neutron field due to the attachment and detachment of the body is suppressed.

【0014】中性子検出器を取り囲む水または含水素物
質の厚みは水換算で少なくとも3 cm、出来れば着脱す
る中性子反射体あるいは中性子吸収体に近接するまでの
厚みとするのが良い。
The thickness of the water or hydrogen-containing substance surrounding the neutron detector is preferably at least 3 cm in terms of water, and preferably the thickness up to the vicinity of the detachable neutron reflector or neutron absorber.

【0015】本発明によれば、水素による中性子の減速
及び吸収効果により反射体あるいは吸収体の着脱の影響
が軽減され、基本式に現れる定数(a0 、a)、及び
(b、b)の変化を低減することができ、計算で求め
るこれらの定数の計算に極端な誤差が生じることが無く
なる。
According to the present invention, the effect of attachment / detachment of the reflector or absorber is reduced by the neutron deceleration and absorption effects of hydrogen, and the constants (a 0 , a) and (b 0 , b) appearing in the basic formulas Can be reduced, and no extreme error occurs in the calculation of these constants obtained by the calculation.

【0016】請求項5の臨界近接監視方法は、請求項1
乃至3の臨界近接監視方法において、中性子源を配置し
た被測定体系に対して少なくとも2種類の燃料濃度に対
して実効増倍率k及び中性子束φを求める中性子輸送・
拡散計算を行い、中性子源近傍を除き一定以上の距離離
間した場所に対して、前記パラメータの比(a/b)及
び(a0 /b0 )の絶対値が小さくなる場所を探し、そ
の場所に中性子検出器を設定することを特徴とする。
A critical proximity monitoring method according to a fifth aspect of the present invention is the first aspect.
In the critical proximity monitoring methods of (1) to (3), a neutron transport / calculation method for obtaining an effective multiplication factor k and a neutron flux φ for at least two types of fuel concentrations in a measured system in which a neutron source is arranged.
A diffusion calculation is performed to find a place where the absolute values of the ratios (a / b) and (a 0 / b 0 ) of the parameters become smaller with respect to a place apart from the neutron source by a distance equal to or more than a certain distance. A neutron detector.

【0017】本発明によれば、請求項1記載の中性子束
比に関する式における因子 {(1−a/φ)/(1−a0 /φ0 )} がほぼ1となるため、中性子束比(φ0 /φ)と(1/
ρ0 )との相関式はより完全な直線性が得られる。
According to the present invention, the factor {(1−a / φ) / (1−a 0 / φ 0 )} in the expression relating to the neutron flux ratio described in claim 1 is approximately 1, so that the neutron flux ratio (Φ 0 / φ) and (1 /
ρ 0 ) gives a more perfect linearity.

【0018】請求項6の臨界近接監視用測定治具は、水
素原子密度換算で水等価の厚み1乃至5 cmのポリエチ
レン、アクリル等の含水素物質から成る容器の内部に食
塩、ソーダガラス等のNa含有物質を充填して中性子放
射化検出を行うことを特徴とする。
A measuring tool for monitoring critical proximity according to a sixth aspect of the present invention comprises a container made of a hydrogen-containing substance such as polyethylene or acrylic having a thickness equivalent to water of 1 to 5 cm in terms of hydrogen atom density. It is characterized in that neutron activation detection is performed by filling with a Na-containing substance.

【0019】本発明によれば、簡単な中性子測定用監視
治具を定期的にサンプリングすることにより、中性子束
の概略的な経時的変化を求めて、バッチ的ではあるが臨
界近接監視ができるだけでなく、万一中性子放出事故が
発生した場合にも、継続してサンプリングすることによ
り、事後のデータの変化を把握することができる。
According to the present invention, a simple neutron measurement monitoring jig is periodically sampled to obtain a schematic change with time of the neutron flux, so that critical proximity monitoring can be performed in a batch-like manner. In the unlikely event that a neutron emission accident occurs, the subsequent data change can be grasped by continuously sampling.

【0020】Naは食塩などとして身近にありふれ、か
つ放射線の測定が容易であるため、極めて低廉なコスト
で中性子照射量の測定ができる。含水素物質の容器の肉
厚を調整したり外周に熱中性子吸収体を配置することに
よって入射する中性子に対するエネルギー応答特性を調
節することもできる。
Since Na is commonly used as salt and the like, and the measurement of radiation is easy, it is possible to measure the amount of neutron irradiation at extremely low cost. By adjusting the thickness of the container containing the hydrogen-containing substance or arranging a thermal neutron absorber on the outer periphery, the energy response characteristics with respect to incident neutrons can also be adjusted.

【0021】請求項7の臨界近接監視方法は、中性子を
照射されて生成する半減期が異なる放射性核種を複数組
合せることによって、中性子束の概略的な経時的変化を
求める放射化検出用中性子測定治具を監視対象に取付
け、定期的にサンプリングすることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a neutron measurement for activation detection for obtaining a general change with time of a neutron flux by combining a plurality of radionuclides having different half-lives generated by irradiation with neutrons. A jig is attached to the object to be monitored, and sampling is performed periodically.

【0022】本発明によれば、簡単な中性子測定治具を
定期的にサンプリングすることにより、中性子束の概略
的な経時的変化を求めて、臨界近接監視方法とすること
ができるだけでなく、万一中性子放出事故が発生した場
合にも、サンプリングすることにより、事後のデータの
変化を把握することができる。
According to the present invention, a simple neutron measurement jig is periodically sampled to obtain a schematic change with time of the neutron flux, so that not only a critical proximity monitoring method can be obtained, but also a method of monitoring critical proximity. Even in the event of a neutron emission accident, it is possible to grasp changes in the data after the fact by sampling.

【0023】請求項8の臨界近接監視用測定治具は、中
性子を照射されて生成する半減期が異なる前記複数の放
射性核種が、In116m,Eu152m,Na24,La140,
Au198のうち少なくとも2種を含み中性子放射化検出
を行うことを特徴とする。
In the measuring jig for critical proximity monitoring according to claim 8, the plurality of radionuclides having different half-lives generated by irradiating neutrons are In116m, Eu152m, Na24, La140,
It is characterized in that neutron activation detection is performed by including at least two kinds of Au198.

【0024】これらの放射性核種の半減期はInが 54.
2 分、Eu152mが 9.3時間、Na24が15時間、La140
が40.3時間、Au198が 64.8時間(2.7日)である。い
ずれも化学的に安定で無害のものが得られ、放射線の測
定が容易である。長い時間中性子に照射される場合を考
えると、半減期の短いものは照射が終了する直前の情報
を中心に持っており、半減期が長いものは全体の情報を
持っているので、この特性を利用して複数の時間区画を
想定し、区画ごとの中性子照射量の概要を評価すること
ができる。
The half-life of these radionuclides is 54.
2 minutes, Eu152m for 9.3 hours, Na24 for 15 hours, La140
For 40.3 hours and Au198 for 64.8 hours (2.7 days). All of them are chemically stable and harmless, and radiation measurement is easy. Considering the case where neutrons are irradiated for a long time, those with a short half-life mainly have the information immediately before the end of irradiation, and those with a long half-life have the entire information. It is possible to estimate the neutron irradiation dose for each section by assuming a plurality of time sections.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】まず、本発明に係る各実施の形態
の前提となる、燃料領域を含む体系がどの様に臨界に近
付いているかを監視する方法について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a description will be given of a method for monitoring how a system including a fuel region is approaching criticality, which is a premise of each embodiment according to the present invention.

【0026】中性子源を含む未臨界の燃料体系に対する
中性子束φは一点炉モデルによって説明できる。中性子
の実効増倍率をk、比例定数をbとすれば、「φ=b/
(1−k)」の形で表現できることが広く知られてい
る。
The neutron flux φ for a subcritical fuel system including a neutron source can be explained by a single point reactor model. Assuming that the effective neutron multiplication factor is k and the proportional constant is b, “φ = b /
It is widely known that it can be expressed in the form of (1-k).

【0027】しかし、中性子源を燃料領域の内部または
側面に配置した場合の中性子束φは、一般には「φ=b
/(1−k)」の形で表現することはできず、本発明者
らは極めて単純な実験式「φ=a+b/(1−k)」が
非常に有用であることを発見し、その式の適用性を定量
的に検討した結果をNuclear Technology vol.97, p.131
(1992)の "Active Neutron Multiplication Method for
Fuel Lattices in Water"において詳細に示した。この
実験式は単に定数aを追加しただけの極めて単純な近似
式ではあるが、中性子源により励起された大きな中性子
束の高調波成分が存在するにも拘らず適用できる優れた
実験式であることが分かっている。
However, the neutron flux φ when the neutron source is arranged inside or on the side of the fuel region is generally expressed as “φ = b
/ (1-k) ", and the present inventors have found that a very simple empirical formula" φ = a + b / (1-k) "is very useful. Numerical Technology vol.97, p.131
(1992) "Active Neutron Multiplication Method for
Fuel Lattices in Water ". This empirical formula is a very simple approximation simply by adding the constant a, but the harmonic component of the large neutron flux excited by the neutron source exists. It has proven to be an excellent empirical formula that can be applied regardless.

【0028】本発明ではこの実験式を基礎式として使用
する。
In the present invention, this empirical formula is used as a basic formula.

【0029】燃料領域の内部に分布する自発中性子源ま
たは人工的に配置した外部中性子源に基づく中性子束φ
を、a0,b0,a,bを定数とし、燃料の組成、濃度及
び形状が一定の一つの燃料領域において、実効増倍率が
異なる体系を考え、実効増倍率k0が大きい体系に対し
て φ0=a0+b0 /(1−k0 )、実効増倍率kが小
さい体系に対して φ=a+b/(1−k)と表し、さ
らに、R=k/k0 、ρ0 =(1−k0 )/k0とす
る。
A neutron flux φ based on a spontaneous neutron source distributed inside the fuel region or an artificially placed external neutron source
And a a 0, b 0, a, and b constants, composition of the fuel, the concentration and shape constant one fuel region of thinking scheme effective multiplication factor is different, with respect to systems large effective multiplication factor k 0 Where φ 0 = a 0 + b 0 / (1−k 0 ), φ = a + b / (1−k) for a system with a small effective multiplication factor k, and R = k / k 0 , ρ 0 = (1−k 0 ) / k 0 .

【0030】Rの値は臨界に比較的近い体系でもk0
殆ど依存しないで一定値になることを数値計算で確かめ
ている。従って、その値を計算などで求め、 φ0 −a0 =φ0 (1−a0 /φ0 )=b0 /(1−k0 )、 φ −a =φ(1−a/φ)=b/(1−Rk0 ) ={b/(1−k0 )}/[1+(1−R)/ρ0 ] と変形することにより、次式 (φ0 /φ)=(b0 /b)・{(1−a/φ)/(1−a0 /φ0 )} ×[1+(1−R)/ρ0 ] を得る。特に臨界に近付くにつれて(a/φ)及び(a
0 /φ0 )が1より十分小さくなるため、中性子束比
(φ0 /φ)は(1/ρ0 )とほぼ直線関係となる。
It has been confirmed by numerical calculation that the value of R is constant without depending on k 0 even in a system relatively close to criticality. Therefore, the value is obtained by calculation or the like, and φ 0 −a 0 = φ 0 (1−a 0 / φ 0 ) = b 0 / (1−k 0 ), φ−a = φ (1−a / φ) = B / (1−Rk 0 ) = {b / (1−k 0 )} / [1+ (1−R) / ρ 0 ] to obtain the following equation (φ 0 / φ) = (b 0 / b) obtaining a · {(1-a / φ ) / (1-a 0 / φ 0)} × [1+ (1-R) / ρ 0]. (A / φ) and (a)
0 / φ 0 ) is sufficiently smaller than 1, and the neutron flux ratio (φ 0 / φ) has a substantially linear relationship with (1 / ρ 0 ).

【0031】ここで、予め中性子束比(φ0 /φ)と
(1/ρ0 )との関係を予め求めておき、この特性を利
用する。すなわち、φ0,φを測定により求め、前記特
性を用いて、中性子束比(φ0 /φ)値から(1/ρ
0 )を求め、k0 を求めることができる。
Here, the relationship between the neutron flux ratio (φ 0 / φ) and (1 / ρ 0 ) is determined in advance, and this characteristic is used. That is, φ 0 and φ are obtained by measurement, and the above property is used to calculate (1 / ρ) from the neutron flux ratio (φ 0 / φ) value.
0 ) to determine k 0 .

【0032】中性子非減速材空間に配置された燃料領域
においては、実効増倍率k0が大きい体系は、燃料領域
側面に中性子反射体を装着した体系であり、実効増倍率
kが小さい体系は、燃料領域側面に中性子反射体を装着
しない体系である。
In the fuel region arranged in the neutron non-moderator space, a system having a large effective gain k 0 is a system in which a neutron reflector is mounted on the side of the fuel region, and a system having a small effective gain k is This system does not have a neutron reflector on the side of the fuel area.

【0033】中性子減速材空間に配置された燃料領域に
おいて実効増倍率k0が大きい体系は燃料領域側面に中
性子吸収体を装着しない体系であり、実効増倍率kが小
さい体系は燃料領域側面に中性子吸収体を装着した体系
である。
The system having a large effective multiplication factor k 0 in the fuel region arranged in the neutron moderator space is a system in which the neutron absorber is not mounted on the side of the fuel region, and the system having a small effective multiplication factor k is a neutron at the side of the fuel region. It is a system equipped with an absorber.

【0034】次に、パラメータの比(a/b)及び(a
0 /b0 )の絶対値が小さくなる場所を具体的に探す方
法を説明する。
Next, the parameter ratios (a / b) and (a
A method of specifically searching for a place where the absolute value of ( 0 / b 0 ) becomes small will be described.

【0035】1種類の燃料濃度体系に対して固有値の計
算手法を用いることにより実効増倍率kが求まる。ま
た、中性子源配置に伴う増倍中性子束(絶対値)を計算
することにより中性子束φが求められる。
The effective multiplication factor k can be obtained by using the eigenvalue calculation method for one type of fuel concentration system. The neutron flux φ is obtained by calculating the multiplied neutron flux (absolute value) accompanying the neutron source arrangement.

【0036】ここで、基本式は「φ=a+b/(1−
k)」であるので、未知数はaとbの2個である。した
がって、燃料濃度の異なる2種類の燃料体系に対して上
記のk,φを求め、連立方程式を作り、未知数aとbを
決定することができる。
Here, the basic expression is "φ = a + b / (1-
k) ", the unknowns are a and b. Therefore, the above-mentioned k and φ can be obtained for two types of fuel systems having different fuel concentrations, simultaneous equations can be made, and the unknowns a and b can be determined.

【0037】a,bの計算結果からそれらの特徴を見る
と、中性子源近傍ではaはbに比べて非常に大きくなる
ので増倍の影響を精度良く求めるには適していない。a
の値は負になることもある。
Looking at these characteristics from the calculation results of a and b, a becomes very large in the vicinity of the neutron source as compared with b, so that it is not suitable for accurately obtaining the influence of multiplication. a
Can be negative.

【0038】3種類以上の濃度に対して計算を行えば、
目的とする条件に対して基本式の適用性の可否を検討す
ることができる。
By calculating for three or more concentrations,
The applicability of the basic formula to the target condition can be examined.

【0039】燃料領域の大きさが軽水炉燃料集合体の大
きさと同程度の場合には、(a/b)及び(a0 /b
0 )が1に比べて充分小さくなる場所は、燃料領域を挟
んで中性子源と正反対側またはその近傍である。
When the size of the fuel region is substantially the same as the size of the light water reactor fuel assembly, (a / b) and (a 0 / b)
The location where ( 0 ) is sufficiently smaller than 1 is on the opposite side of or near the neutron source with respect to the fuel region.

【0040】さらに限定するために、燃料領域の軸と中
性子源と中性子検出器中心を結ぶ直線とが直交する場所
を中心に、燃料領域の軸と平行方向に若干場所をサーベ
イする。このサーベイを3次元で行い、(a/b)及び
(a0 /b0 )が1に比べて充分小さくなる場所が決ま
る。
In order to further limit, a location is surveyed in a direction parallel to the axis of the fuel region, centering on a position where the axis of the fuel region is perpendicular to the straight line connecting the neutron source and the center of the neutron detector. This survey is performed in three dimensions, and a place where (a / b) and (a 0 / b 0 ) are sufficiently smaller than 1 is determined.

【0041】以上の理論を定量的に示すために数値計算
を行った。次に、本発明に係る各実施の形態について図
面を用いて説明する。
Numerical calculations were performed to quantitatively demonstrate the above theory. Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0042】(第1の実施の形態)図1は、模擬空気中
体系の計算モデルである。中性子非減速材空間1(空気
中を模擬した空間)に配置された燃料領域2において、
燃料領域2の部分のみに中性子減速材の水3が配置さ
れ、燃料領域2の外周は空気を近似的に模擬しながら中
性子拡散計算を行えるように、密度1/100の稀薄な
水を配置した模擬空気中体系であり、燃料領域2を挟む
ように中性子反射体4の水を配置した場合と配置しない
場合を表している。
(First Embodiment) FIG. 1 is a calculation model of a simulated air system. In the fuel region 2 arranged in the neutron non-moderator space 1 (space simulating in air),
Water 3 as a neutron moderator is arranged only in the fuel region 2, and dilute water having a density of 1/100 is arranged on the outer periphery of the fuel region 2 so that neutron diffusion calculation can be performed while simulating air approximately. This is a simulated air system, and shows a case where water of the neutron reflector 4 is arranged so as to sandwich the fuel region 2 and a case where it is not arranged.

【0043】外部中性子源5、中性子検出器6は、両者
とも水により取り囲まれ、これが反射体着脱の影響を小
さくすると共に拡散計算における計算の異常の発生を防
止している。取り囲む水または含水素物質の厚みは水換
算で少なくとも3 cm、出来れば着脱する反射体4に近
接するまでの厚みとするのが良い。
The external neutron source 5 and the neutron detector 6 are both surrounded by water, which reduces the influence of the attachment / detachment of the reflector and prevents the occurrence of a calculation error in the diffusion calculation. The thickness of the surrounding water or hydrogen-containing substance is preferably at least 3 cm in terms of water, and preferably the thickness up to the vicinity of the detachable reflector 4 if possible.

【0044】燃料領域2は直径1cmのUOペレットを
充填した直径 1.2 cmの燃料棒7を格子ピッチ1.52cmで
正方形に配置した 21×21ピッチの断面を有するもので
ある。計算を複雑にしないためXY2次元体系(即ち軸
方向には無限長)とした。
The fuel region 2 has a cross section of 21 × 21 pitch in which fuel rods 7 having a diameter of 1.2 cm and filled with UO 2 pellets having a diameter of 1 cm are arranged in a square at a lattice pitch of 1.52 cm. In order not to complicate the calculation, an XY two-dimensional system (that is, infinite length in the axial direction) was used.

【0045】UOペレットのU235濃縮度を1%から
5%まで変更することによって体系の中性子実効増倍率
を変化させた。
The neutron effective multiplication factor of the system was changed by changing the U235 enrichment of the UO 2 pellet from 1% to 5%.

【0046】ここでの計算は、中性子源を配置しない固
有値計算による実効増倍率計算、人工的な外部中性源5
を配置した場合の中性子束計算(外部中性子源に基づく
固定中性子源計算であり、以下「外部中性子源増倍計
算」という)外部中性子源5は配置しないで燃料領域2
全体に一様な自発中性子源が分布する場合の中性子束計
算(自発中性子源に基づく固定中性子源計算であり、以
下「自発中性子源増倍計算」という)を行った。
The calculation here is carried out by calculating an effective multiplication factor by eigenvalue calculation without disposing a neutron source, an artificial external neutral source 5
Neutron flux calculation (fixed neutron source calculation based on an external neutron source, hereinafter referred to as “external neutron source multiplication calculation”) in which the external neutron source 5 is not disposed and the fuel region 2
A neutron flux calculation (a fixed neutron source calculation based on a spontaneous neutron source, hereinafter referred to as a "multiplication calculation of a spontaneous neutron source") was performed when a uniform spontaneous neutron source was distributed throughout.

【0047】図2は、水3を中性子減速材とする中性子
減速材空間8に配置された燃料領域2の側面に、中性子
吸収体であるCd板9を配置しない場合と配置する場合
の水中計算体系である。
FIG. 2 shows underwater calculations when a Cd plate 9 as a neutron absorber is not arranged on the side surface of a fuel region 2 arranged in a neutron moderator space 8 using water 3 as a neutron moderator. It is a system.

【0048】燃料領域2で図1の場合と異なる点は、水
中体系では実効増倍率が大きくなるため、燃料領域を 2
1×21でなく 19×17ピッチの断面を有するように若干小
さくしたものである。その他の点は図1の場合と同じで
あるため説明を省略する。
The difference between the fuel region 2 and the case of FIG. 1 is that the underwater system has a large effective multiplication factor.
It is slightly smaller so as to have a cross section of 19 × 17 pitch instead of 1 × 21. The other points are the same as those in FIG.

【0049】図3に図1の体系に対する計算値を示し、
図4に図2の体系に対する計算値を示す。
FIG. 3 shows the calculated values for the system of FIG.
FIG. 4 shows the calculated values for the system of FIG.

【0050】横軸には下側に本発明で着目した反応度
(ρ0=(1−k0)/k0)の逆数を、上側に実効増倍
率k0を示し、縦軸には本発明で注目している中性子束
比を示している。
The horizontal axis shows the reciprocal of the reactivity (ρ 0 = (1−k 0 ) / k 0 ) focused on in the present invention on the lower side, the effective multiplication factor k 0 on the upper side, and the vertical axis shows the present invention. Indicates the neutron flux ratio of interest.

【0051】これらを具体的に述べると、図3では、横
軸に反射体4を装着した場合の実効増倍率kRを、縦軸
には反射体4を装着しない場合の中性子束φN に対する
反射体4を装着した場合の中性子束φR の比(φR /φ
N )を示している。また図4では、横軸に中性子吸収体
(Cd)9を装着しない場合の実効増倍率kNを、縦軸
には中性子吸収体(Cd)9を配置した場合の中性子束
φC に対する中性子吸収体(Cd)9を配置しない場合
の中性子束φN の比(φN /φC )を示している。
More specifically, in FIG. 3, the horizontal axis represents the effective multiplication factor kR when the reflector 4 is mounted, and the vertical axis represents the reflector for the neutron flux φN when the reflector 4 is not mounted. 4 and the ratio of neutron flux φR (φR / φ
N). In FIG. 4, the horizontal axis represents the effective multiplication factor kN when the neutron absorber (Cd) 9 is not mounted, and the vertical axis represents the neutron absorber (Cd) for the neutron flux φC when the neutron absorber (Cd) 9 is disposed. Cd) The ratio (φN / φC) of the neutron flux φN when 9 is not arranged.

【0052】それぞれの図には2本の直線が示してあ
り、実線が外部中性子源5を装着した場合(外部中性子
源増倍)であり、破線は外部中性子源5を取り除き、燃
料領域に一様に分布する自発中性子を中性子源として使
用している場合(自発中性子源増倍)である。
In each of the figures, two straight lines are shown, the solid line is a case where the external neutron source 5 is mounted (multiplication of the external neutron source), and the broken line is a case where the external neutron source 5 is removed and one line is added to the fuel region. Is used as a neutron source (spontaneous neutron source multiplication).

【0053】上記の夫々の直線からa0,b0,a,bを
求めてみると、図3の例ではa0 の値は正となってお
り、定数の比(a0 /b0)は絶対値が1に比べて非常
に小さい値となっている。図4の場合にはa0 は負とな
っており、(a0 /b0 )は絶対値が1に比べて無視出
来ない比較的大きな値となっている。
When a 0 , b 0 , a, b are obtained from the respective straight lines, the value of a 0 is positive in the example of FIG. 3, and the ratio of the constants (a 0 / b 0 ) Is a value whose absolute value is much smaller than 1. In the case of FIG. 4, a 0 is negative, and (a 0 / b 0 ) is a relatively large value whose absolute value cannot be ignored compared to 1.

【0054】水中に燃料集合体を配置した場合、a0
沸騰水型原子炉の燃料集合体(断面約14cm ×14cm)の
場合正となり、加圧水型原子炉の燃料集合体(断面約21
cm ×21cm)では若干ながら負となり、燃料集合体が大
きくなるにつれて負の絶対値が大きくなる傾向にあるこ
とが実験や数値計算により分かっている。これにより、
図4のa0(断面約52cm×46cm)が負であるのは明らか
である。
When the fuel assembly is arranged in water, a 0 is positive for a fuel assembly of a boiling water reactor (about 14 cm × 14 cm in cross section), and is a positive value for a fuel assembly of a pressurized water reactor (about 21 cm in section).
(cm × 21 cm), it is slightly negative, and it is known from experiments and numerical calculations that the negative absolute value tends to increase as the fuel assembly increases. This allows
It is clear that a0 (cross section about 52 cm × 46 cm) in FIG. 4 is negative.

【0055】上記の様な条件の場合、図3、図4両方の
場合とも直線性は良好であるが外部中性子源増倍と自発
中性子源増倍の場合とで差異が生じている。
Under the above conditions, the linearity is good in both cases of FIGS. 3 and 4, but there is a difference between the external neutron source multiplication and the spontaneous neutron source multiplication.

【0056】また図を詳細にみると、図3の場合には実
効増倍率が 0.8より下から 0.97までの広い範囲で優れ
た直線になっているが、図4の場合には実効増倍率が
0.90辺りより小さい場合に若干直線からずれていること
が分かる。
Further, looking at the figure in detail, in the case of FIG. 3, the effective gain is an excellent straight line in a wide range from below 0.8 to 0.97, but in the case of FIG.
When it is smaller than around 0.90, it can be seen that it is slightly deviated from the straight line.

【0057】この様な特性は、定数の比(a0 /b0 )
の絶対値が1に比べて小さい値か否かによって決まるた
め、この比の絶対値をなるべく小さくするのか好まし
い。
Such a characteristic is represented by a constant ratio (a 0 / b 0)
Is determined by whether or not the absolute value of the ratio is smaller than 1. Therefore, it is preferable to reduce the absolute value of this ratio as much as possible.

【0058】ところで、図1の体系において反射体4が
無い体系に対する反射体4がある体系の中性子束の比に
ついて空間分布を調べてみると、一定になっておらず、
図2の体系例では一定となっている。これは、図1の体
系では中性子検出器6の周りに水減速材は存在するもの
の、着脱する反射体まで全面的には水減速材が延長配置
されていないためであることが分かった。すなわち、中
性子検出器6周りの水と着脱する水反射体4との間に水
のとぎれた空間が存在するためである。したがってこの
空間も含水素物質を配置することが望ましい。
By examining the spatial distribution of the ratio of the neutron flux in the system with the reflector 4 to the system without the reflector 4 in the system of FIG.
In the example of the system of FIG. 2, it is constant. This is because in the system shown in FIG. 1, although the water moderator exists around the neutron detector 6, the water moderator is not entirely extended to the reflector to be attached / detached. That is, there is a space in which water is cut off between the water around the neutron detector 6 and the detachable water reflector 4. Therefore, it is desirable to arrange a hydrogen-containing substance also in this space.

【0059】したがって、中性子検出器6を取り囲み中
性子反射体4着脱側、あるいは中性子吸収体9着脱側に
水換算で少なくとも厚さ3cmの中性子検出器用減速材を
配置して中性子反射体着脱あるいは中性子吸収体着脱に
よる中性子場の変化の影響を抑制した構成とし、中性子
反射体4あるいは中性子吸収体9に近接するまでの厚み
とするのが良い。
Therefore, a neutron detector moderator having a thickness of at least 3 cm in water equivalent is disposed on the neutron reflector 4 attaching / detaching side surrounding the neutron detector 6 or on the neutron absorbing body 9 attaching / detaching side, and the neutron reflector attaching / detaching or neutron absorbing It is preferable to adopt a configuration in which the influence of a change in the neutron field due to body attachment / detachment is suppressed, and the thickness is set so as to approach the neutron reflector 4 or the neutron absorber 9.

【0060】中性子検出器6と中性子源5、少なくとも
中性子検出器6を取り囲む水3または含水素物質の厚み
を水換算で3 cm以上、最大で着脱する中性子反射体6
あるいは中性子吸収体9に近接するまでの厚みとすれ
ば、水素による中性子の減速及び吸収効果により反射体
6あるいは吸収体9の着脱の影響が軽減され、基本式に
現れる定数(a0 ,a)、及び(b0 ,b)の変化を低
減できる。したがって、計算で求めるこれらの定数の計
算誤差も小さくなり、その影響を低減できる。
The neutron detector 6 and the neutron source 5, at least the water 3 surrounding the neutron detector 6 or the thickness of the hydrogen-containing substance is 3 cm or more in terms of water.
Alternatively, if the thickness is set so as to be close to the neutron absorber 9, the effect of attachment / detachment of the reflector 6 or the absorber 9 is reduced by the neutron deceleration and absorption effect of hydrogen, and the constant (a 0 , a) appearing in the basic formula , And (b 0 , b) can be reduced. Therefore, the calculation errors of these constants obtained by the calculation are also reduced, and the influence thereof can be reduced.

【0061】(第2の実施の形態)次に、万一臨界事故
が発生し中性子放出が継続する場合の中性子照射量(中
性子束の時間積分値)の簡単・容易で極めて低廉な費用
で測定できる測定方法及び測定治具について説明する。
(Second Embodiment) Next, in the event that a criticality accident occurs and neutron emission continues, the neutron irradiation dose (time integral of neutron flux) is measured at a simple, easy and extremely low cost. The possible measuring method and measuring jig will be described.

【0062】第1の測定治具は、厚みが水等価で1ない
し5 cmのポリエチレン、アクリル等の含水素物質の容
器の内部に食塩、ソーダガラス等のナトリウムNa含有
物質を充填したことを特徴とする中性子放射化検出用の
中性子測定治具である。Naは食塩などとして身近にあ
りふれ、かつ測定が容易であるため、極めて低廉なコス
トで中性子照射量の測定ができる。
The first measuring jig is characterized in that a container of a hydrogen-containing substance such as polyethylene or acrylic having a thickness of 1 to 5 cm in water equivalent is filled with a sodium-Na-containing substance such as salt and soda glass. This is a neutron measurement jig for detecting neutron activation. Since Na is common and easy to measure as salt or the like, it is possible to measure the amount of neutron irradiation at extremely low cost.

【0063】第2の測定治具は、中性子に照射されて生
成する半減期が異なる放射性核種を複数組み合わせるこ
とによって、中性子束の概略的な経時的変化を求めるこ
とを特徴とする放射化検出用中性子測定治具である。
The second measuring jig is characterized in that a plurality of radionuclides having different half-lives generated by irradiating neutrons are combined to obtain a schematic temporal change of a neutron flux. It is a neutron measurement jig.

【0064】具体的には、中性子に照射されて生成する
半減期が異なる複数の放射性核種として、In116m,E
u152m,Na24,La140,Au198のうち少なくとも2
種を選定することを特徴とするものである。
More specifically, as a plurality of radionuclides having different half-lives generated by irradiation with neutrons, In116m, E
u152m, Na24, La140, Au198 at least 2
It is characterized by selecting species.

【0065】これらの放射性核種の半減期は、In116m
が 54.2 分、Eu152mが 9.3時間、Na24が15時間、L
a140が40.3時間、Au198が 64.8時間(2.7日)であ
る。いずれも化学的に安定で無害のものが得られ、放射
線の測定が容易である。長い時間中性子に照射される場
合を考えると、半減期の短いものは照射が終了する直前
の情報を中心に持っており、半減期が長いものは全体の
情報を持っているので、この特性を利用して複数の時間
区画を想定し、区画ごとの中性子照射量の概要を評価す
ることができる。
The half-life of these radionuclides is In 116m
54.2 minutes, Eu152m for 9.3 hours, Na24 for 15 hours, L
a140 is 40.3 hours and Au198 is 64.8 hours (2.7 days). All are chemically stable and harmless, and radiation measurement is easy. Considering the case where neutrons are irradiated for a long time, those with a short half-life mainly have the information immediately before the end of irradiation, and those with a long half-life have the entire information. It is possible to estimate the neutron irradiation dose for each section by assuming a plurality of time sections.

【0066】すなわち、使用する核種の数に対応して照
射時間を5区画以内で複数に区画し、区画した時間にお
ける放射化率と崩壊率を考慮した放射能の量の和の式を
それぞれの核種に対して作成し、連立方程式を立てて、
各時間区画ごとの中性子束を未知数として解けば中性子
束の時間区画ごとの値(すなわち中性子束の経時変化)
が得られる。連立方程式は内容は簡単であるが複雑なの
で記載しないが、専門家は上述の説明で容易に連立方程
式を作成することができる。
That is, the irradiation time is divided into a plurality of sections within 5 sections in accordance with the number of nuclides to be used, and the expression of the sum of the amounts of radioactivity taking into account the activation rate and the decay rate at the sectioned time is given by Create for nuclides, set simultaneous equations,
If the neutron flux for each time section is solved as an unknown value, the value of the neutron flux for each time section (that is, the time-dependent change of the neutron flux)
Is obtained. Although the contents of the simultaneous equations are simple but complicated, they are not described, but the expert can easily create the simultaneous equations by the above description.

【0067】なお、以上代表的なものとして5種類のも
のを説明したがこれらに限定する必要はない。多数のも
のが選定可能であるが、例えばMnMn55は放射化すると
半減期2.56時間のMn56が生成し、0.845MeVなどのガン
マ線を放出し、ガンマ線は容易に測定される。
Although five typical types have been described above, the present invention is not limited to these. While many can be selected, for example, MnMn55, when activated, produces Mn56 with a half-life of 2.56 hours and emits gamma rays such as 0.845 MeV, which are easily measured.

【0068】臨界事故においては、初期の短時間に一旦
高い中性子計数率(バースト)となり、その後は低い計
数率として推移するものと考えられる。この様な場合に
は、経時的な中性子束の変化を概略的に追跡するのに、
例えばIn116m、Na24、Au198の組み合わせが便利
である。
In a criticality accident, it is considered that the neutron counting rate (burst) temporarily becomes high in a short time in the initial stage, and thereafter changes to a low neutron counting rate. In such a case, to roughly track changes in the neutron flux over time,
For example, a combination of In116m, Na24, and Au198 is convenient.

【0069】上記の5種類の核種を用いて放射化法によ
り中性子を検出する測定治具の例を図5(タワー型)及
び図6(並置型)に示す。いずれも基本的にプラグタイ
プのモジュール構成となっており、中性子減速材として
ポリエチレン(PE)11を使用している。アクリルで
も全く差支えない。
FIGS. 5 (tower type) and FIG. 6 (side-by-side type) show examples of measuring jigs for detecting neutrons by the activation method using the above five kinds of nuclides. Each of them has basically a plug type module configuration, and uses polyethylene (PE) 11 as a neutron moderator. Acrylic is perfectly acceptable.

【0070】図5(A)では上から食塩(NaCl)1
2が充填され、その下方に金箔13が収納され、さらに
下方にカドミュウム(Cd)14で包まれたPEの内部
にNaClが充填されている。(Cd)14が入射してく
る熱中性子を吸収し、透過した高速及び熱外中性子が内
部のPEで減速されNaCl中のNaを放射化する。
In FIG. 5A, salt (NaCl) 1
2 is filled, a gold foil 13 is stored underneath, and NaCl is filled inside a PE wrapped with cadmium (Cd) 14 further below. (Cd) 14 absorbs the incident thermal neutrons, and the transmitted fast and epithermal neutrons are decelerated by the internal PE to activate Na in NaCl.

【0071】したがって図5(A)の構成では安価に中
性子スペクトルの情報が得られる。図5(A)を最も簡
素化する構成は、最上部をべース15に取付けるもので
ある。
Therefore, in the configuration of FIG. 5A, neutron spectrum information can be obtained at low cost. The configuration most simplified in FIG. 5A is to attach the uppermost portion to the base 15.

【0072】図5(B)は5種類の放射化する物質を搭
載したモジュールを構成している。図5(A)と異なり
中性子放出率の経時変化の評価を狙っている。(A)と
(B)を組み合わせても良い。
FIG. 5B shows a module on which five types of substances to be activated are mounted. Unlike FIG. 5 (A), the purpose is to evaluate the temporal change of the neutron emission rate. (A) and (B) may be combined.

【0073】図6は図5(B)を並置型に構成したもの
である。ベース15に4種のPEブロック16が取り付
けられている。図5(B)と実質的には同じであるが、
図6(A)の右下のPEブロック16にはPE柱17に
金箔13及びIn箔18を巻き付けた構成となってい
る。
FIG. 6 shows a configuration in which FIG. 5B is arranged side by side. Four types of PE blocks 16 are attached to the base 15. It is substantially the same as FIG.
The PE block 16 at the lower right in FIG. 6A has a configuration in which a gold pillar 13 and an In foil 18 are wound around a PE column 17.

【0074】図5と6には2種類の構成を示したが,構成
としてはいろいろのものが考えられる。例えば串型構成
でもよい。複数の試料をカプセルに収納しパイプに2な
いし5cm程度の長さのスペーサをはさんで 配置しポリエ
チレンブロックの中に挿入してもよい。
FIGS. 5 and 6 show two types of configurations, but various configurations are conceivable. For example, a skewer configuration may be used. Multiple samples may be stored in a capsule, placed in a pipe with a spacer of about 2 to 5 cm in length, and inserted into a polyethylene block.

【0075】なお、事故現場では放射化された試料を事
故終了直後に回収することが一般に困難なため、この方
法を適用するのは困難である。積分量の測定としては構
造材などに多用されているステンレス鋼(SUS)また
はSUS照射量監視試験片の利用が最適である。SUS
にはNi58とCr50が含まれており、Niでは高速中性
子が、Crでは熱中性子が測定できる。
At the accident site, it is generally difficult to recover the activated sample immediately after the accident is completed, so it is difficult to apply this method. For the measurement of the integral amount, it is most preferable to use a stainless steel (SUS) or a SUS irradiation amount monitoring test piece which is frequently used for a structural material or the like. SUS
Contains Ni58 and Cr50. Ni can measure fast neutrons, and Cr can measure thermal neutrons.

【0076】屋外では放射化された試料を事故終了直後
に回収することは十分可能である。
In the outdoors, it is sufficiently possible to recover the activated sample immediately after the accident.

【0077】このため、詳細に説明した上述の方法及び
測定治具が極めて有効である。事故直後まだガンマ線レ
ベルが高い場合には飛行船方式などの回収方式が場所に
応じて選択できる。
Therefore, the above-described method and measuring jig described in detail are extremely effective. If the gamma ray level is still high immediately after the accident, a recovery method such as an airship method can be selected according to the location.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、臨界近接
監視方法を実施することにより、核燃料を含む体系が臨
界に近付いているか否かを自動的に判定して臨界事故を
未然に防止することができる。また、定期的に放射化測
定治具をサンプリングして中性子増倍体系の変化を把握
することにより臨界事故を事前に予知することができる
とともに、万一臨界事故が発生した場合でも、事故現場
の建物の外側から中性子の発生率及びその経時変化の概
要を推定することができる。したがって、本発明は(a)
測定原理と装置が単純で、(b)計測器の構成とその校正
作業が簡便で、(c)保守・管理が容易であり、(d)極めて
低廉という条件で提供することができる。
According to the present invention described above, the criticality monitoring method is carried out to automatically determine whether the system containing nuclear fuel is approaching the criticality and to prevent a criticality accident from occurring. be able to. In addition, it is possible to foresee a criticality accident in advance by grasping changes in the neutron multiplication system by sampling the activation measurement jig periodically, and even if a criticality accident occurs, From the outside of the building, it is possible to estimate the neutron generation rate and its chronological change. Therefore, the present invention relates to (a)
The measuring principle and equipment are simple, (b) the configuration of the measuring instrument and its calibration work are simple, (c) maintenance and management are easy, and (d) it can be provided at extremely low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】模擬空気中体系の計算モデルFig. 1 Calculation model of simulated airborne system

【図2】水中体系の計算モデルFig. 2 Calculation model of underwater system

【図3】模擬空気中体系に対する計算結果Fig. 3 Calculation result for simulated air system

【図4】水中体系に対する計算結果Fig. 4 Calculation results for underwater systems

【図5】タワー型中性子測定治具Fig. 5 Tower type neutron measurement jig

【図6】並置型中性子測定治具FIG. 6 is a side-by-side neutron measurement jig

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…中性子非減速材空間、2…燃料領域、3…水、4…
中性子反射体、5…外部中性子源、6…中性子検出器、
7…燃料棒、8…中性子減速材空間、9…Cd板、10
…プラグタイプのモジュール、11…PE、12…Na
Cl、13…金箔、14…Cd、15…ベース、16…
PEブロック、17…PE柱、18…In箔
1 ... neutron non-moderator space 2 ... fuel area 3 ... water 4 ...
Neutron reflector, 5 ... external neutron source, 6 ... neutron detector,
7: fuel rod, 8: neutron moderator space, 9: Cd plate, 10
... Plug type module, 11 ... PE, 12 ... Na
Cl, 13: Gold leaf, 14: Cd, 15: Base, 16 ...
PE block, 17 ... PE pillar, 18 ... In foil

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊池 司 神奈川県川崎市川崎区浮島町2−1 株式 会社東芝浜川崎工場内 Fターム(参考) 2G075 AA17 BA03 BA16 CA12 CA38 DA02 DA09 EA01 EA02 EA03 EA04 FA18 FA19 FB10 FB15 FC12 FC13 FC15 FC16 FD06 FD07 GA02 GA09 GA24 GA28 GA34  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Tsukasa Kikuchi 2-1 Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture F-term in the Toshiba Hamakawasaki Plant (reference) 2G075 AA17 BA03 BA16 CA12 CA38 DA02 DA09 EA01 EA02 EA03 EA04 FA18 FA19 FB10 FB15 FC12 FC13 FC15 FC16 FD06 FD07 GA02 GA09 GA24 GA28 GA34

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料容器の側面又は内部に中性子検出器
を配置し、実効増倍率が大きい場合の中性子束(φ0
と実効増倍率(k0)との関係を φ0=a0 +b0/(1−k0) 実効増倍率が小さい場合の中性子束(φ)と実効増倍率
(k)との関係を φ=a +b/(1−k) (ただしa0,b0,a,bは定数)として、(φ0
φ)とφ0,φ,k0,kとの関係から、(φ0/φ)と
(1/ρ0)(ただしρ0=(1−k0)/k0 )とがほ
ぼ直線関係となる領域を求め、φ0とφを測定してk0
変化を監視し、k0が一定値を越えた時に警報を発する
ことを特徴とする臨界近接監視方法。
1. A neutron detector is disposed on the side or inside of a fuel container, and a neutron flux (φ 0 ) when the effective multiplication factor is large.
And φ 0 = a 0 + b 0 / (1-k 0) the relation between the effective multiplication factor (k 0) the relation between the neutron flux when the effective multiplication factor is small (phi) and the effective multiplication factor (k) phi = A + b / (1−k) (where a 0 , b 0 , a, and b are constants) as (φ 0 /
From the relationship between φ) and φ 0 , φ, k 0 , k, (φ 0 / φ) and (1 / ρ 0 ) (where ρ 0 = (1−k 0 ) / k 0 ) are almost linear. become seeking region to monitor the change in k 0 by measuring the phi 0 and phi, the critical proximity monitoring method k 0 is equal to or emit an alarm when it exceeds a certain value.
【請求項2】 中性子非減速材空間に配置された燃料領
域において、前記実効増倍率がk0の場合の燃料領域は
燃料領域側面に中性子反射体を装着した体系であり、前
記実効増倍率がkの場合の燃料領域は燃料領域側面に中
性子反射体を装着しない体系であることを特徴とする請
求項1記載の臨界近接監視方法。
2. In the fuel region arranged in the neutron non-moderator space, the fuel region in the case where the effective multiplication factor is k 0 is a system in which a neutron reflector is attached to the side of the fuel region, and the effective multiplication factor is 2. The critical proximity monitoring method according to claim 1, wherein the fuel region in the case of k is a system in which a neutron reflector is not mounted on a side surface of the fuel region.
【請求項3】 中性子減速材空間に配置された燃料領域
において、前記実効増倍率がk0の場合の燃料領域は燃
料領域側面に中性子吸収体を装着しない体系であり、前
記実効増倍率がkの場合の燃料領域は燃料領域側面に中
性子吸収体を装着した体系であることを特徴とする請求
項1記載の臨界近接監視方法。
3. In the fuel region arranged in the neutron moderator space, the fuel region in the case where the effective multiplication factor is k 0 is a system in which a neutron absorber is not attached to the side of the fuel region, and the effective multiplication factor is k. 2. The critical proximity monitoring method according to claim 1, wherein the fuel region in the case of (1) is a system in which a neutron absorber is mounted on a side surface of the fuel region.
【請求項4】 中性子検出器を取り囲み中性子反射体着
脱側あるいは中性子吸収体着脱側に少なくとも厚さ3cm
の中性子検出器用減速材を配置した構成とすることを特
徴とする請求項1乃至3記載の臨界近接監視方法。
4. At least 3 cm in thickness surrounding a neutron detector and on a neutron reflector attaching / detaching side or a neutron absorber attaching / detaching side.
4. The critical proximity monitoring method according to claim 1, wherein a moderator for a neutron detector is arranged.
【請求項5】 中性子源を配置した被測定体系に対して
少なくとも2種類の燃料濃度に対して実効増倍率k及び
中性子束φを求める中性子輸送・拡散計算を行い、中性
子源近傍を除き一定以上の距離離間した場所に対して、
前記パラメータの比(a/b)及び(a0 /b0 )の絶
対値が小さくなる場所を探し、その場所に中性子検出器
を設定することを特徴とする請求項1乃至3記載の臨界
近接監視方法。
5. A neutron transport / diffusion calculation for an effective multiplication factor k and a neutron flux φ for at least two types of fuel concentrations is performed on a measured system in which a neutron source is arranged, and a certain value or more except for the vicinity of the neutron source At a distance of
4. A critical proximity device according to claim 1, wherein a location where the absolute values of the ratios (a / b) and (a 0 / b 0 ) of the parameters are reduced is set, and a neutron detector is set at the location. Monitoring method.
【請求項6】 水素原子密度換算で水等価の厚み1乃至
5 cmのポリエチレン、アクリル等の含水素物質から成
る容器の内部にNa含有物質を充填して中性子放射化検
出を行うことを特徴とする臨界近接監視用測定治具。
6. A method for detecting neutron activation by filling a container containing a hydrogen-containing material such as polyethylene or acrylic having a thickness equivalent to water of 1 to 5 cm in water equivalent in terms of hydrogen atom density with a Na-containing material. Measuring jig for critical proximity monitoring.
【請求項7】 中性子を照射されて生成する半減期が異
なる放射性核種を複数組合せることによって、中性子束
の概略的な経時的変化を求める放射化検出用中性子測定
治具を監視対象に取付け、定期的にサンプリングするこ
とを特徴とする臨界近接監視方法。
7. A neutron measurement jig for activation detection for obtaining a schematic temporal change of a neutron flux is attached to a monitoring object by combining a plurality of radionuclides having different half-lives generated by irradiation with neutrons, A critical proximity monitoring method characterized by periodically sampling.
【請求項8】 中性子を照射されて生成する半減期が異
なる前記複数の放射性核種が、In116m,Eu152m,N
a24,La140,Au198のうち少なくとも2種を含み中
性子放射化検出を行うことを特徴とする臨界近接監視用
測定治具。
8. The plurality of radionuclides having different half-lives generated by irradiation with neutrons are In116m, Eu152m, N
1. A critical proximity monitoring measuring jig comprising at least two of a24, La140, and Au198, and performing neutron activation detection.
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