JP2003098288A - Method of evaluating neutron emission rate from spent fuel, and program therefor - Google Patents

Method of evaluating neutron emission rate from spent fuel, and program therefor

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JP2003098288A
JP2003098288A JP2001296172A JP2001296172A JP2003098288A JP 2003098288 A JP2003098288 A JP 2003098288A JP 2001296172 A JP2001296172 A JP 2001296172A JP 2001296172 A JP2001296172 A JP 2001296172A JP 2003098288 A JP2003098288 A JP 2003098288A
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neutron
calculation
emission rate
fuel
cross
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JP2001296172A
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Ryohei Ando
良平 安藤
Kiyoshi Ueda
精 植田
Kenichi Yoshioka
研一 吉岡
Tsukasa Kikuchi
司 菊池
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate a neutron emission rate of Cm244 from a spent fuel. SOLUTION: A generation amount of a neutron emission nuclide Cm244 provided by combustion calculation based on respective data when loaded in a core of a nuclear reactor to be burnt by neutron irradiation is conformed substantially with an actual generation amount by regulating a neutron capturing cross-sectional area(s) of Am243 or Pu242, or Am243 and Pu242 using combustion calculation combined with a neutron spectrum calculation code 2 and a nuclear data library 3, based on a specification 1 of a fuel assembly as an evaluation object. A substantial consistency with an actually generated neutron emission rate (measured value) E is allowed thereby without being affected substantially by a neutron multiplying characteristic, and calculation precision 8 of the neutron emission rate based on Cm244 is enhanced thereby to conduct the neutron emission rate evaluation 9 of Cm244.

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、ウラン燃料、又は
ウランとプルトニウムの混合燃料を含む燃料集合体を原
子炉の炉心に装荷して中性子照射により燃焼させる際の
燃焼計算で得られる使用済燃料からの中性子放出率の評
価方法及びかかる評価をコンピュータに実現させるため
のプログラムに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a spent fuel obtained by combustion calculation when a uranium fuel or a fuel assembly containing a mixed fuel of uranium and plutonium is loaded into a reactor core and burned by neutron irradiation. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for evaluating the neutron emission rate from a satellite and a program for causing a computer to perform such evaluation.

【0002】[0002]

【従来の技術】ウラン(U)燃料、又はウラン(U)と
プルトニウム(Pu)の混合燃料(U・Pu燃料)を含
む燃料集合体を原子炉の炉心に装荷して中性子照射によ
り燃焼させると、Cm242、Cm244などの中性子放出核
種が生成し、原子炉から取り出された使用済燃料からは
主としてこれらに基づく中性子が放出される。
2. Description of the Related Art A fuel assembly containing a uranium (U) fuel or a mixed fuel (U / Pu fuel) of uranium (U) and plutonium (Pu) is loaded into a reactor core and burned by neutron irradiation. , Cm242, Cm244, etc. are generated, and the spent fuel taken out of the reactor mainly emits neutrons based on these.

【0003】Cm242は半減期が比較的短い(163日)た
め、1.5〜3年程度冷却すればCm242に基づく中性子は
ほぼ無視できるようになるが、Cm244は半減期が長い
(18年)ため、あまり減衰せず、したがって2〜3年以
上冷却した使用済燃料からの中性子放出率は殆どCm24
4に支配されることになる。
Since Cm242 has a relatively short half-life (163 days), neutrons based on Cm242 can be almost ignored by cooling it for about 1.5 to 3 years, but Cm244 has a long half-life (18 years). It does not decay so much, so the neutron emission rate from spent fuel cooled for more than 2-3 years is almost Cm24.
You will be governed by 4.

【0004】ところで、使用済燃料は2〜5年程度原子
力発電所で冷却された後、再処理されるか、又は中間的
に貯蔵される。いずれにしても使用済燃料は輸送容器
(キャスク)に収納して輸送しなければならない。その
際、輸送容器の設計上、中性子遮蔽問題、すなわち輸送
容器によって使用済燃料から発生する中性子を十分遮蔽
できていることの確認が重要となることが多いため、特
にCm244からの中性子放出率を正しく評価しなければ
ならない。しかしながら、正しい評価は容易ではない。
By the way, spent fuel is cooled in a nuclear power plant for about 2 to 5 years, and then reprocessed or stored intermediately. In any case, spent fuel must be stored in a transportation container (cask) for transportation. At that time, in designing the transportation container, it is often important to confirm the neutron shielding problem, that is, it is important to confirm that the transportation container can sufficiently shield the neutrons generated from the spent fuel. Must be evaluated correctly. However, correct evaluation is not easy.

【0005】本発明者らは1975年頃から世界に先駆けて
実際に使用済燃料からの中性子放出率の測定を行い、理
論計算と比較する研究を行ってきた。研究の一端は Jou
rnalof Nuclear Science and Technology, vol.18,p.24
9(1981) “Measurements and Analysis of Neutron Emi
ssion Rate for Irradiated BWR Fuel” などに報告し
た。当時Cm244からの中性子放出率測定値はウラン燃
料において理論計算と30〜40%の開きがあった。
Since around 1975, the present inventors have been the first in the world to actually measure the neutron emission rate from a spent fuel and carry out research for comparison with theoretical calculation. Part of the research is Jou
rnalof Nuclear Science and Technology, vol.18, p.24
9 (1981) “Measurements and Analysis of Neutron Emi
ssion Rate for Irradiated BWR Fuel ”etc. At that time, the measured neutron emission rate from Cm244 was 30-40% different from the theoretical calculation for uranium fuel.

【0006】その後、計算に用いる多くの核種の断面積
や崩壊スキームの改良が世界的に積極的に行われてきた
が、改良は総合的に行われ、特にU235、U238、Pu23
9、Pu240、Pu241と核分裂生成物(FP)の核種に
焦点が当てられてきたため、Cm244に基づく中性子発
生率の評価に著しい改良は見られず、現在でも計算値と
測定値を安定的に20%以内に収めることは容易でない。
[0006] Since then, the cross-sections and decay schemes of many nuclides used for calculation have been actively improved worldwide, but the improvements have been comprehensively implemented, and particularly U235, U238 and Pu23.
Due to the focus on 9, Pu240, Pu241 and fission product (FP) nuclides, no significant improvement was observed in the neutron generation rate evaluation based on Cm244, and the calculated and measured values are stable at present. It's not easy to keep it within%.

【0007】最近の研究“JAERI‐Tech2000‐71「軽水
炉使用済燃料の燃焼度クレジットに関する技術開発」(2
000年10月) ”では、最新の計算コードと核データを組
み合わせた燃焼計算による軽水炉で照射された核種組成
評価でもCm244生成量は、20〜40%過小評価してい
る。
Recent research “JAERI-Tech 2000-71“ Technical development on burnup credit of spent fuel of light water reactor ”(2
(October 000) ”, the amount of Cm244 produced is underestimated by 20-40% in the composition evaluation of the nuclide irradiated in the light water reactor by the combustion calculation combining the latest calculation code and nuclear data.

【0008】また、S.Catalau and A.Benslimimane “Q
ualification of JEF-2.2 CaptureCross Sections for
Heavy Nuclides and Fission Products in Thermal and
Epi-thermal Spectra” Global95 pp.1537-1544 (199
5)では、最新の核データにおけるアクチノイド核種の捕
獲断面積には、かなり大きな誤差があることが指摘され
ている。
In addition, S. Catalau and A. Benslimimane “Q
ualification of JEF-2.2 CaptureCross Sections for
Heavy Nuclides and Fission Products in Thermal and
Epi-thermal Spectra ”Global95 pp.1537-1544 (199
In 5), it is pointed out that there is a considerable error in the capture cross section of actinide nuclides in the latest nuclear data.

【0009】近年プルトニウムをウランに添加した混合
酸化物燃料(MOX)の実用化が進行中であり、使用済
MOX燃料の中性子放出率はウラン燃料の場合より5〜
10倍高くなることが分かっており、中性子放出率の評価
精度の確保は一段と重要になってきている。
In recent years, commercialization of mixed oxide fuel (MOX) in which plutonium is added to uranium is in progress, and the neutron emission rate of the spent MOX fuel is 5 to 5 times that of uranium fuel.
It is known to be 10 times higher, and ensuring the accuracy of neutron emission rate evaluation is becoming more important.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は前述した技術
背景のもとになされたもので、計算に用いる多くの核種
の断面積や崩壊スキームの改良が総合的に行われてきた
成果を損うことなく、Cm244に基づく中性子発生率の
計算による評価値を安定的に容易に測定値に近付け、計
算精度を高めることができる使用済燃料からの中性子放
出率評価方法、及びその評価方法を取り込み、記憶しプ
ログラム化して評価作業を容易にした中性子放出率評価
プログラムを提供することにある。
The present invention has been made based on the above-mentioned technical background and impairs the results of comprehensive improvements in the cross-sectional areas and decay schemes of many nuclides used in calculations. Incorporate a method for evaluating the neutron emission rate from spent fuel that can stably and easily bring the evaluation value obtained by the calculation of the neutron generation rate based on Cm244 close to the measured value, and the evaluation method , Providing a neutron emission rate evaluation program which is stored and programmed to facilitate the evaluation work.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
ウラン燃料、又はウランとプルトニウムの混合燃料を含
む評価対象とする燃料集合体を原子炉の炉心に装荷して
中性子照射により燃焼させる際の燃焼計算で得られる中
性子放出核種Cm244の生成量を評価する使用済燃料か
らの中性子放出率評価方法において、中性子スペクトル
計算コードと核データライブラリを組み合わせた燃焼計
算の段階でAm243、又はPu242、或いはAm243及び
Pu242の中性子捕獲断面積を調整することによって、
実際に生成するCm244の生成量とほぼ一致させること
を特徴とする。
The invention according to claim 1 is
Evaluate the amount of neutron-emitting nuclide Cm244 obtained by combustion calculation when the fuel assembly to be evaluated containing uranium fuel or mixed fuel of uranium and plutonium is loaded into the reactor core and burned by neutron irradiation In the neutron emission rate evaluation method from the spent fuel, by adjusting the neutron capture cross section of Am243 or Pu242, or Am243 and Pu242 at the stage of combustion calculation combining the neutron spectrum calculation code and the nuclear data library,
It is characterized in that the amount of Cm244 actually generated is made to substantially match.

【0012】この発明によれば、使用済燃料に対して計
算を行ってCm244の中性子放出率の計算値を求め、こ
の計算値が測定値と一致するようにAm243,Pu242又
はAm243とPu242の中性子捕獲断面積を変える調整を
行う。この調整によって、補正済捕獲断面積を求め、こ
の補正済捕獲断面積を用いて燃料の燃焼計算で得られる
中性子増倍特性に殆ど影響を与えないで、測定した使用
済燃料以外の使用済燃料に蓄積しているCm244の中性
子放出率を求めることができる。
According to the present invention, the calculated value of the neutron emission rate of Cm244 is calculated by using the spent fuel, and the neutrons of Am243, Pu242 or Am243 and Pu242 are adjusted so that the calculated value agrees with the measured value. Adjust to change the capture cross section. By this adjustment, the corrected trapping cross section is obtained, and the corrected trapping cross section is used to hardly affect the neutron multiplication characteristics obtained in the fuel combustion calculation, and the spent fuel other than the measured spent fuel can be obtained. It is possible to obtain the neutron emission rate of Cm244 accumulated in.

【0013】すなわち、計算に用いる多くの核種の断面
積や崩壊スキームの改良が世界的に総合的に行われてき
た成果を損うことなく、Cm244に基づく中性子放出率
の計算による評価値を、安定的に容易に測定値に近付け
ることができる。
That is, the evaluation value by the calculation of the neutron emission rate based on Cm244 can be obtained without impairing the results of the improvement of the cross-sections of many nuclides used in the calculation and the decay scheme, which have been carried out globally. The measured value can be stably and easily approached.

【0014】また、Am243やPu242は原子炉の核計算
では反応度や中性子スペクトル計算に殆ど影響を与えな
いため、総合的に行われてきた改良の成果を損う恐れが
なく、Cm244に基づく中性子発生率の計算精度を高め
ることができる。
Further, Am243 and Pu242 have almost no influence on the reactivity and neutron spectrum calculation in the nuclear calculation of the nuclear reactor, so there is no fear of impairing the results of the comprehensive improvements, and the neutrons based on Cm244 The calculation accuracy of the occurrence rate can be improved.

【0015】請求項2に係る発明は、ウラン燃料、又は
ウランとプルトニウムの混合燃料を含む評価対象とする
燃料集合体を原子炉の炉心に装荷して中性子照射により
燃焼させる際の燃焼計算で得られる中性子放出核種Cm
244の生成量を評価する使用済燃料からの中性子放出率
評価方法において、中性子スペクトル計算コードと核デ
ータライブラリを組み合わせた燃焼計算の段階でAm24
3、又はPu242、或いはAm243及びPu242の中性子吸
収断面積を一定とし、中性子捕獲断面積を調整すること
によって、実際に生成するCm244の生成量とほぼ一致
させることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is obtained by a combustion calculation when a fuel assembly to be evaluated containing uranium fuel or a mixed fuel of uranium and plutonium is loaded into a core of a nuclear reactor and burned by neutron irradiation. Neutron emitting nuclide Cm
In the neutron emission rate evaluation method from spent fuel for evaluating the production amount of 244, Am24 is used at the stage of combustion calculation combining the neutron spectrum calculation code and the nuclear data library.
3, or Pu242, or Am243 and Pu242, the neutron absorption cross-section is made constant, and the neutron capture cross-section is adjusted to substantially match the amount of Cm244 actually generated.

【0016】中性子吸収断面積は主として核分裂断面積
と中性子捕獲断面積の和で表される。炉心設計上問題と
なる中性子増倍率は中性子吸収断面積と密接な関係があ
る。一方、中性子放出率は核分裂断面積よりも中性子捕
獲断面積と密接な関係がある。したがって、中性子吸収
断面積に影響を与えることなく中性子放出率を変える方
法が請求項2に係る発明である。
The neutron absorption cross section is mainly represented by the sum of the fission cross section and the neutron capture cross section. The neutron multiplication factor, which is a problem in the core design, is closely related to the neutron absorption cross section. On the other hand, the neutron emission rate is more closely related to the neutron capture cross section than the fission cross section. Therefore, a method of changing the neutron emission rate without affecting the neutron absorption cross section is the invention according to claim 2.

【0017】この発明によれば、中性子放出核種Cm24
4の生成量を、Am243、Pu242又はAmとPu242の中
性子吸収断面積を一定とし、中性子捕獲断面積を調整す
ることによって、計算で得られる中性子増倍特性に殆ど
影響を与えないで、実際に生成する生成量とほぼ一致さ
せることができる。また、中性子吸収断面積を保持する
ため、中性子スペクトル計算コードに与える影響を低減
することができる。
According to the present invention, the neutron emitting nuclide Cm24
By adjusting the neutron capture cross section by keeping the neutron absorption cross section of Am243, Pu242 or Am and Pu242 constant, there is almost no effect on the neutron multiplication characteristics obtained by calculation. The generated amount can be made to substantially match. Further, since the neutron absorption cross section is retained, the influence on the neutron spectrum calculation code can be reduced.

【0018】請求項3に係る発明は、ウラン燃料、又は
ウランとプルトニウムの混合燃料を含む評価対象とする
燃料集合体を原子炉の炉心に装荷して中性子照射により
燃焼させる際の燃焼計算で得られる中性子放出核種Cm
244の生成量を評価する使用済燃料からの中性子放出率
評価方法において、中性子スペクトル計算コードと核デ
ータライブラリを組み合わせた燃焼計算の段階でAm24
3、又はPu242、或いはAm及びPu242の中性子捕獲
断面積を燃焼度依存量として調整することによって、実
際に生成するCm244の生成量とほぼ一致させることを
特徴とする。
The invention according to claim 3 is obtained by a combustion calculation when a fuel assembly to be evaluated containing uranium fuel or a mixed fuel of uranium and plutonium is loaded into a core of a nuclear reactor and burned by neutron irradiation. Neutron emitting nuclide Cm
In the neutron emission rate evaluation method from spent fuel for evaluating the production amount of 244, Am24 is used at the stage of combustion calculation combining the neutron spectrum calculation code and the nuclear data library.
3 or Pu242, or by adjusting the neutron capture cross section of Am and Pu242 as the burnup-dependent amount, the production amount of Cm244 that is actually produced is substantially matched.

【0019】中性子捕獲断面積は一般には燃焼度の影響
を受け燃焼度とともに変化する。なお、その影響が小さ
い場合、中性子放出率評価上は燃焼中の中性子捕獲断面
積をほぼ一定にすることができる。この発明によれば、
前記影響が小さくない場合に対処することができる。
The neutron capture cross section is generally affected by burnup and changes with burnup. When the influence is small, the neutron capture cross section during combustion can be made almost constant in the neutron emission rate evaluation. According to this invention,
It is possible to deal with the case where the influence is not small.

【0020】請求項4に係る発明は、評価対象とする燃
料集合体仕様の燃焼計算データに基づいて中性子スペク
トル計算コードにより評価対象燃料における中性子スペ
クトルを評価する第1ステップと、この第1ステップの
中性子スペクトル計算コードに核データライブラリを組
み合わせてアクチノイド核種の中性子断面積の1群化反
応断面積ライブラリを作成する第2ステップと、この第
2ステップで作成した1群化反応断面積ライブラリから
核種生成消滅計算コードを作成する第3ステップと、こ
の第3ステップで作成した核種生成消滅計算コードに基
づき中性子放出率の計算値(C)を算出し実測した測定
値(E)の中性子放出率と比較して計算精度(C/E)
を求め、Cm244の中性子放出率を評価する第4ステッ
プとを具備したことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the first step of evaluating the neutron spectrum in the fuel to be evaluated by the neutron spectrum calculation code based on the combustion calculation data of the fuel assembly specifications to be evaluated, and the first step of the first step The second step of creating a 1-group reaction cross-section library of neutron cross-sections of actinide nuclides by combining the neutron spectrum calculation code with the nuclear data library, and nuclide generation from the 1-group reaction cross-section library created in this 2nd step Comparing the 3rd step of creating the annihilation calculation code and the calculated neutron emission rate (C) based on the nuclide generation and annihilation calculation code created in this 3rd step and the measured value (E) And calculation accuracy (C / E)
And a fourth step of evaluating the neutron emission rate of Cm244.

【0021】この発明によれば、第1ステップで燃料集
合体仕様および照射履歴データを用いて、評価対象燃料
における中性子スペクトルを評価し、1点燃焼計算コー
ドで用いる1群化反応断面積を評価することができる。
According to the present invention, in the first step, the neutron spectrum of the fuel to be evaluated is evaluated using the fuel assembly specifications and the irradiation history data, and the one-group reaction cross section used in the one-point combustion calculation code is evaluated. can do.

【0022】第2ステップで、中性子スペクトル計算コ
ードと多群中性子反応断面積を組み合わせてアクチノイ
ド核種の中性子断面積の1群化反応断面積を求めること
ができる。
In the second step, the grouping reaction cross section of the neutron cross section of the actinide nuclide can be obtained by combining the neutron spectrum calculation code and the multigroup neutron reaction cross section.

【0023】第3ステップで、第2ステップ後の燃焼度
依存性を考慮する核種生成消滅計算コードを用いて核種
生成量を求めることができる。第4ステップで、中性子
放出率の計算値と中性子放出率の実測した測定値と対比
して計算精度を求め、Cm244の中性子放出率を評価で
きる。
In the third step, the nuclide generation amount can be obtained by using the nuclide generation / annihilation calculation code which takes into account the burnup dependency after the second step. In the fourth step, the neutron emission rate of Cm244 can be evaluated by calculating the calculation accuracy by comparing the calculated value of the neutron emission rate with the measured value of the neutron emission rate.

【0024】請求項5に係る発明は、前記第4ステップ
における計算精度評価値を、予めCm244の生成量及び
中性子源強度の測定値と計算値が合うように設定されて
いる補正データテーブルに入力する第5ステップを具備
したことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, the calculation accuracy evaluation value in the fourth step is input to a correction data table which is set in advance so that the measured values of the amount of Cm244 produced and the neutron source intensity match the calculated values. It is characterized by comprising a fifth step of

【0025】この発明によれば、第4ステップでの計算
精度を入力することによりCm244の生成量および中性
子源強度の測定値と計算値が合致するように設定するこ
とができる。
According to the present invention, by inputting the calculation accuracy in the fourth step, it is possible to set the measured amount of Cm244 and the measured value of the neutron source intensity so as to match the calculated value.

【0026】請求項6に係る発明は、前記補正データテ
ーブルに補正因子を加えてAm243,又はPu242、或い
はAm243とPu242の反応断面積を改訂して作成した補
正後の1群化反応断面積ライブラリを前記第3ステップ
で作成される核種生成消滅計算コードにフィードバック
することを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, a corrected one-group reaction cross section library prepared by revising the reaction cross section of Am243 or Pu242 or Am243 and Pu242 by adding a correction factor to the correction data table Is fed back to the nuclide generation / annihilation calculation code created in the third step.

【0027】この発明によれば、補正データテーブルに
補正因子を加えて改訂したAm243,Pu242又はAm24
3とPu242の中性子捕獲断面積を第3ステップに入力す
ることにより、燃料の燃焼計算で得られる中性子増倍特
性に殆ど影響を与えないで、繰り返しCm244の中性子
放出率を求めることができる。
According to the present invention, Am243, Pu242 or Am24 revised by adding a correction factor to the correction data table.
By inputting the neutron capture cross-sections of 3 and Pu242 in the third step, the neutron emission rate of Cm244 can be repeatedly obtained with almost no effect on the neutron multiplication characteristics obtained by the fuel combustion calculation.

【0028】請求項7に係る発明は、コンピュータに、
評価対象とする燃料集合体の仕様を基に作成した使用済
燃料の燃焼計算データに基づいて中性子スペクトル計算
コードにより評価対象燃料における中性子スペクトルを
評価する第1ステップと、この第1ステップの中性子ス
ペクトル計算コードに核データライブラリを組み合わせ
てアクチノイド核種の中性子反応断面積の1群化反応断
面積を作成する第2ステップと、この第2ステップで作
成した1群化反応断面積から核種生成消滅計算コードを
作成する第3ステップと、この第3ステップで作成した
核種生成消滅計算コードに基づき中性子放出率の計算値
を算出し、実測した測定値の中性子放出率と比較して計
算精度を求め、Cm244の中性子放出率を評価する第4
ステップと、を実行させることを特徴とする。
The invention according to claim 7 provides a computer,
The first step of evaluating the neutron spectrum of the fuel to be evaluated by the neutron spectrum calculation code based on the combustion calculation data of the spent fuel created based on the specifications of the fuel assembly to be evaluated, and the neutron spectrum of this first step A second step of combining the calculation code with the nuclear data library to create a grouping reaction cross section of the neutron reaction cross section of the actinide nuclide, and a code for generating and eliminating nuclides from the grouping reaction cross section created in this second step The calculation value of the neutron emission rate is calculated based on the 3rd step of creating the neutron emission rate based on the nuclide generation / annihilation calculation code created in this 3rd step, and the calculation accuracy is calculated by comparing with the neutron emission rate of the measured value. Fourth evaluation of neutron emission rate
It is characterized in that steps and are executed.

【0029】この発明によれば、燃料集合体仕様、第1
ステップの中性子スペクトル計算コード、核データライ
ブラリ、第2ステップの1群化反応断面積ライブラリ、
第3ステップの核種生成消滅計算コード及び第4ステッ
プの計算精度を記憶してプログラム化することにより、
Cm244の生成量の評価作業が容易となる。
According to the present invention, the fuel assembly specification, the first
Neutron spectrum calculation code of step, nuclear data library, 1st group reaction cross section library of 2nd step,
By storing and programming the nuclide generation / annihilation calculation code of the third step and the calculation accuracy of the fourth step,
The work of evaluating the amount of Cm244 produced becomes easy.

【0030】また、多数の測定値を蓄積し記憶してプロ
グラム化することによって、広い範囲で核データに対す
る正しい補正データベースが構築できるので、測定値が
ない領域に対して高精度で中性子放出率を予測する方法
を記憶してプログラム化できる。
Further, since a correct correction database for nuclear data can be constructed in a wide range by accumulating, storing and programming a large number of measured values, the neutron emission rate can be obtained with high accuracy in a region where there are no measured values. The method of predicting can be stored and programmed.

【0031】請求項8に係る発明は、コンピュータに、
前記第4ステップにおける計算精度評価値を、予めCm
244の生成量及び中性子源強度の測定値と計算値が合う
ように設定されている補正データテーブルに入力する第
5ステップを実行させるためことを特徴とする。
The invention according to claim 8 provides a computer,
The calculation accuracy evaluation value in the fourth step is previously set to Cm.
It is characterized in that the fifth step of inputting into the correction data table which is set so that the measured value and the calculated value of the generation amount of 244 and the neutron source intensity match.

【0032】この発明によれば、第4ステップでの計算
精度を入力することによりCm244の生成量および中性
子源強度の測定値と計算値が合致するように設定する方
法を記憶してプログラム化できる。
According to the present invention, by inputting the calculation accuracy in the fourth step, it is possible to store and program the method for setting the measured amount of Cm244 and the measured value of the neutron source intensity so as to match the calculated value. .

【0033】請求項9に係る発明は、コンピュータに、
前記補正データテーブルに補正因子を加えてAm243,
又はPu242、或いはAm243とPu242の断面積を改訂
して作成した補正後の1群化反応断面積ライブラリを前
記第3ステップで作成した核種生成消滅計算コードにフ
ィードバックすることを特徴とする。
The invention according to claim 9 provides a computer,
Am243 by adding a correction factor to the correction data table,
Alternatively, the corrected one-group reaction cross-section library prepared by revising the cross-sections of Pu242 or Am243 and Pu242 is fed back to the nuclide production / annihilation calculation code created in the third step.

【0034】この発明によれば、補正データテーブルに
補正因子を加えてAm243,又はPu242、或いはAm24
3とPu242の反応断面積を改訂して作成した補正後の1
群化反応断面積ライブラリを第3ステップの核種生成消
滅計算コードにフィードバックして入力する。これによ
り、燃料の燃焼計算で得られる中性子増倍特性に殆ど影
響を与えないで、繰り返しCm244の中性子放出率を求
める方法を記憶してプログラム化できる。
According to the present invention, a correction factor is added to the correction data table to add Am243, Pu242, or Am24.
Corrected 1 created by revising the reaction cross section of 3 and Pu242
The grouping reaction cross section library is fed back and input to the nuclide generation / annihilation calculation code in the third step. This makes it possible to store and program the method for repeatedly determining the neutron emission rate of Cm244 with almost no effect on the neutron multiplication characteristics obtained by the fuel combustion calculation.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】ウラン燃料、又はウランとプルト
ニウム混合燃料におけるアクチノイド核種の燃焼チェー
ンを図1に示す。図1中に太線で示した過程は、中性子
放出核種Cm244の生成に特に重要な過程である。輸送
及び再処理施設でモニタリングする取出後数10年以内の
使用済燃料からの中性子源強度を評価する際には、Cm
244の生成量を精度良く評価することが重要であること
がこれらの図からわかる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a combustion chain of an actinide nuclide in a uranium fuel or a mixed fuel of uranium and plutonium. The process indicated by the bold line in FIG. 1 is a process that is particularly important for the production of the neutron emitting nuclide Cm244. When assessing the neutron source strength from spent fuel within a few decades after removal monitored at transport and reprocessing facilities, Cm
It can be seen from these figures that it is important to accurately evaluate the production amount of 244.

【0036】図1に太線で示した過程のうち、半減期の
短い核種の中性子吸収断面積は、調整してもCm244生
成量には、影響を殆ど与えない。一方、中性子放出率は
中性子吸収断面積のうち中性子捕獲断面積と密接な関係
がある。
Among the processes shown by the bold line in FIG. 1, the neutron absorption cross section of the nuclide having a short half-life has little influence on the amount of Cm244 produced even if adjusted. On the other hand, the neutron emission rate is closely related to the neutron capture cross section of the neutron absorption cross section.

【0037】そこで、請求項1ないし3に係る発明の実
施の形態においては、Pu241以下の核種の生成量に影
響を与えることなく、Cm244の生成量を評価するにあ
たり、後述する図6に示す中性子スペクトル計算コード
2と核データライブラリ3を組み合わせた燃焼計算の段
階で、Am243、又はPu242、或いはAm243及びPu2
42の中性子捕獲断面積を調整する。これにより、この調
整を行う計算により得られるCm244の評価生成量を、
実際に生成するCm244の生成量とほぼ一致させること
ができる。
Therefore, in the embodiments of the invention according to claims 1 to 3, in evaluating the production amount of Cm244 without affecting the production amount of the nuclides less than Pu241, the neutron shown in FIG. Am243 or Pu242, or Am243 and Pu2 at the stage of combustion calculation combining the spectrum calculation code 2 and the nuclear data library 3.
Adjust the neutron capture cross section at 42. As a result, the evaluation generation amount of Cm244 obtained by the calculation for this adjustment is
The amount of Cm244 actually generated can be made to substantially match.

【0038】なお、U235からPu241までの組成データ
は、従来の核設計や臨界安全評価に大きな影響を与える
重要なデータであるため、これらの核種組成量評価に影
響を与える中性子捕獲断面積の調整は行わない。
Since the composition data from U235 to Pu241 is important data that has a great influence on the conventional nuclear design and criticality safety evaluation, adjustment of the neutron capture cross section that affects these nuclide composition evaluations. Does not.

【0039】沸騰水型原子炉(BWR)の使用済燃料に
おける中性子源強度を図2及び図3に示す。図2は使用
済UO2燃料における中性子源成分の比較図であり、図
3は使用済MOX燃料における中性子源成分の比較図で
ある。
The neutron source intensity of spent fuel in a boiling water reactor (BWR) is shown in FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a comparative diagram of neutron source components in the spent UO 2 fuel, and FIG. 3 is a comparative diagram of neutron source components in the spent MOX fuel.

【0040】UO2燃料およびMOX燃料における組成
は典型的な場合で想定し、UO2燃料についてはU235濃
縮度約3wt%、MOX燃料についてはPu富化度約4
wt%(Puf割合約68%)とした。
The composition in UO 2 fuel and MOX fuel is assumed in a typical case, U 235 enrichment is about 3 wt% for UO 2 fuel and Pu enrichment is about 4 for MOX fuel.
It was set to wt% (Puf ratio of about 68%).

【0041】図2及び図3から明らかなように、使用済
燃料からの中性子源強度の評価精度を上げるためには、
Cm244の生成量の評価精度を上げることが有効なこと
がわかる。
As is clear from FIGS. 2 and 3, in order to improve the evaluation accuracy of the neutron source intensity from the spent fuel,
It can be seen that it is effective to improve the evaluation accuracy of the production amount of Cm244.

【0042】図1に示したPu241以降の核種で半減期
が長いPu及びAm同位体として、Pu242(半減期:
3.733×105年)、Am241(半減期:432.2年)、Am24
2m(半減期:141年)、Am243(半減期:7370年)の4
核種の捕獲断面積を10%増加した場合のCm244生成量
の変化を燃焼計算で評価した。
As the Pu and Am isotopes having a long half-life in the nuclides after Pu241 shown in FIG. 1, Pu242 (half-life:
3.733 × 10 5 years), Am241 (half-life: 432.2 years), Am24
2m (half-life: 141 years), Am243 (half-life: 7370) 4
A change in the amount of Cm244 produced when the capture cross section of the nuclide was increased by 10% was evaluated by combustion calculation.

【0043】図4はUO2燃料でアクチノイド捕獲断面
積を10%増加させた場合のCm244生成量の相対変化図
で、図5は同じくMOX燃料についての図である。
FIG. 4 is a relative change diagram of the amount of Cm244 produced when the actinide capture cross section is increased by 10% with UO 2 fuel, and FIG. 5 is a diagram for the same MOX fuel.

【0044】図4及び図5は、図1に示した太線の過程
がCm244生成に特に重要なことを示している。本発明
に係る実施の形態において、Pu242及びAm243の捕獲
断面積を燃焼中一定量を変化した場合の効果を説明す
る。
FIGS. 4 and 5 show that the process of the bold line shown in FIG. 1 is particularly important for the production of Cm244. In the embodiment according to the present invention, the effect of changing the trapping cross-sectional areas of Pu242 and Am243 by a certain amount during combustion will be described.

【0045】図4及び図5は、Pu242又はAm243の捕
獲断面積を10%増加すると、Cm244生成量はUO2燃料
の場合は、各々8〜10%、7〜10%、MOX燃料の場合
は各々8〜10%、6〜10%増加できることを示してお
り、最新の研究で見られているCm244生成量が20〜40
%している事象は、Pu242又はAm243、或いはPu24
2とAm243の補正断面積を20〜50%程度増加すれば、解
消できることを示している。Cm244生成量の評価誤差
に燃焼度依存性がある場合の精度を改善するためには、
断面積調整率に燃焼度依存性を取り入れることにより解
決できる。
FIGS. 4 and 5 show that when the capture cross section of Pu242 or Am243 is increased by 10%, the Cm244 production amount is 8-10% and 7-10% respectively in the case of UO 2 fuel, and in the case of MOX fuel. It shows that the amount of Cm244 produced can be increased by 8 to 10% and 6 to 10%, respectively, and that the amount of Cm244 produced in the latest research is 20 to 40.
% Of events are Pu242 or Am243, or Pu24
It is shown that this can be solved by increasing the corrected cross-sectional area of 2 and Am243 by about 20 to 50%. In order to improve the accuracy when the evaluation error of the Cm244 production amount has burnup dependency,
This can be solved by incorporating the burnup dependency in the cross-sectional area adjustment rate.

【0046】つぎに図6により本発明に係る使用済燃料
からの中性子放出率評価方法とその方法をプログラムに
記憶するプログラムの具体的な実施の形態を説明する。
すなわち、図6に示したように本実施の形態では、測定
値がない場合の対応として、評価対象とする燃料集合体
仕様1の燃焼計算データに基づいて、第1ステップで燃
料核設計コードとして用いられている中性子スペクトル
計算コード2の格子計算コードで多群中性子スペクトル
を評価する。
Next, a concrete embodiment of the method for evaluating the neutron emission rate from the spent fuel according to the present invention and the program for storing the method in the program will be explained with reference to FIG.
That is, as shown in FIG. 6, in the present embodiment, as a countermeasure when there is no measured value, the fuel core design code is set in the first step based on the combustion calculation data of the fuel assembly specification 1 to be evaluated. The multi-group neutron spectrum is evaluated by the lattice calculation code of the neutron spectrum calculation code 2 used.

【0047】すなわち、中性子スペクトル計算コード2
は燃料集合体仕様1における燃焼計算データの幾何形状
データ、燃料と減速材の組成及び温度並びに照射履歴デ
ータを用いて、評価対象燃料における中性子スペクトル
を評価し、1点燃焼計算コードで用いる1群化反応断面
積を評価する。
That is, neutron spectrum calculation code 2
Is a group used to evaluate the neutron spectrum of the fuel to be evaluated by using the geometrical shape data of the combustion calculation data, the composition and temperature of the fuel and moderator, and the irradiation history data in fuel assembly specification 1 and used in the one-point combustion calculation code Evaluate the chemical reaction cross section.

【0048】ここで、中性子スペクトル計算コードと
は、後述する核データライブラリを使って、与えられた
計算条件(幾何形状、燃料及び減速材の組成と温度、照
射履歴)で計算体系の中性子束のエネルギー及び空間分
布を評価することができる計算コードである。
Here, the neutron spectrum calculation code is a neutron flux of the calculation system under given calculation conditions (geometrical shape, composition and temperature of fuel and moderator, irradiation history) using the nuclear data library described later. It is a calculation code that can evaluate energy and spatial distribution.

【0049】格子計算コードとは、格子状に配列された
燃料集合体体系に適用できる中性子スペクトル計算コー
ドで、燃料集合体の核設計に用いられる計算コードで、
前者の一部に含まれる。
The lattice calculation code is a neutron spectrum calculation code applicable to a fuel assembly system arranged in a lattice, and is a calculation code used for nuclear design of a fuel assembly.
Included as part of the former.

【0050】つぎに、第2ステップにおいては、核デー
タライブラリ3に登録されている多群中性子反応断面積
を組み合わせて中性子放出率を評価する上で重要となる
アクチノイド核種の中性子断面積の1群化反応断面積を
(1)式で求める。
Next, in the second step, a group of neutron cross sections of actinide nuclides, which is important for evaluating the neutron emission rate by combining the multi-group neutron reaction cross sections registered in the nuclear data library 3, Chemical reaction cross section
It is calculated by equation (1).

【0051】ここで、核データライブラリとは、燃焼計
算で扱う核種について各種の中性子反応断面積を中性子
スペクトル計算で使用できるように、中性子スペクトル
計算コードで設定されているエネルギー群構造で処理
し、燃焼計算で核特性を評価するために必要な情報をラ
イブラリ化したものである。
Here, the nuclear data library is processed by the energy group structure set in the neutron spectrum calculation code so that various neutron reaction cross sections for nuclides handled in combustion calculation can be used in neutron spectrum calculation, This is a library of the information necessary for evaluating the nuclear characteristics in the combustion calculation.

【0052】多群中性子反応断面積とは、核データの評
価対象となっている中性子エネルギー上限(例えば、20
MeV)までを数十〜数百に分割して処理した中性子反
応断面積である。
The multi-group neutron reaction cross section is the upper limit of the neutron energy (eg, 20
MeV) is a neutron reaction cross section obtained by dividing into several tens to several hundreds.

【0053】1群化反応断面積ライブラリとは、中性子
スペクトル計算コードによる燃焼計算で得られた中性子
束と原子数密度を組み合わせて、多群反応断面積と1群
化反応断面積を使った場合で反応率が保存されるよう
に、1群化した断面積をライブラリ化したものである。
なお、1群化反応断面積のうち、核的に重要な核種及び
反応については燃焼度の関数として作成される。
The 1-group reaction cross-section library is a combination of the neutron flux and atomic number density obtained by the combustion calculation using the neutron spectrum calculation code, and the multi-group reaction cross-section and the 1-group reaction cross-section are used. This is a library of cross-sectional areas grouped so that the reaction rate is preserved in.
Note that nuclides and reactions that are of nuclear importance in the 1-group reaction cross-section are created as a function of burnup.

【0054】[0054]

【数1】 [Equation 1]

【0055】つぎに、第3ステップにおいては、中性子
スペクトル計算コード2の格子計算コードで求めた1群
化反応断面積をライブラリ4化したものを利用して、核
種生成消滅計算コード5により後述する計算評価を行
う。
Next, in the third step, the one-group reaction cross section obtained by the lattice calculation code of the neutron spectrum calculation code 2 is converted into a library 4 and is described later by the nuclide generation / annihilation calculation code 5. Perform calculation evaluation.

【0056】ここで、核種生成消滅計算コードとは、1
群化反応断面積ライブラリ4を使って、燃焼中に生じる
生成消滅過程をすべて考慮して核種の燃焼方程式を解
き、核種の原子数密度・放射化量・発熱量・中性子源強
度等の特性を評価する計算コードであって、ORIGE
Nコードはその代表例である。
Here, the nuclide generation / annihilation calculation code is 1
Using the grouping reaction cross section library 4, the combustion equation of nuclides is solved considering all the generation and annihilation processes that occur during combustion, and the characteristics such as atomic number density, activation amount, calorific value, neutron source intensity of the nuclide are analyzed. A calculation code to be evaluated, which is ORIGE
The N code is a typical example.

【0057】第3ステップにおいては中性子源強度12を
求めることができる。中性子反応断面積は、一般に燃焼
と共に変化するが、核特性評価上反応断面積の燃焼度依
存性を考慮しなければならないものは限定されているた
め、第2ステップでの1群化反応断面積ライブラリ4
は、代表的な燃焼度で作成し、燃焼度依存性を考慮すべ
き核種反応断面積は、燃焼度の関数として評価して第3
ステップでの核種生成消滅計算コード5で利用する。
In the third step, the neutron source intensity 12 can be obtained. The neutron reaction cross section generally changes with combustion, but the ones that have to consider the burnup dependency of the reaction cross section in the nuclear property evaluation are limited, so the 1 group reaction cross section in the second step Library 4
Is a typical burnup, and the nuclide reaction cross section for which burnup dependence should be considered is evaluated as a function of burnup.
It is used in the nuclide generation / annihilation calculation code 5 in the step.

【0058】核種生成消滅計算コード5で解く方程式
は、(2)式で表される。 dNi(t)/dt=Σλm→i(t)+ΣY (t)σ φ〈t〉 +N(t)σk→i(t)φ(t) +Ni(t){Σλm→i+(σ +σn,2n )φ(t)} …(2) ここで、Ni(t):核種iの時刻tにおける原子数密
度 λm→i:核種mの核種iへの崩壊定数 Y :核種jによる核種iの核分裂収率 σ :核種jの核分裂断面積 σ :核種jの吸収断面積 σn,2n :核種jの(n,2n)断面積 φ〈t〉:時刻tにおける中性子束
The equation solved by the nuclide generation / annihilation calculation code 5 is expressed by the equation (2). dN i (t) / dt = Σλ m → i N m (t) + ΣY i j N j (t) σ f j φ <t> + N k (t) σ k → i (t) φ (t) + N i (T) {Σλ m → i + (σ a j + σ n, 2n j ) φ (t)} (2) where N i (t): atomic number density λ m → i of nuclide i at time t. : Decay constant Y i j of nuclide m into nuclide i: Fission yield of nuclide i by nuclide j σ f j : Fission cross section σ a j of nuclide j σ n, 2n j : Nuclide (n, 2n) cross section φ <t> of j: neutron flux at time t

【0059】核種生成消滅計算コード5として、例えば
ORIGEN2(A.G.Croff, “ORIGEN2 - A Versatil
e Computer Code for Calculating the Nuclide Compos
itions and Characteristics of Nuclear Materials,
“Nucl. Technol., Vol. 62 pp.335-352, September 19
83.)を用いると、燃料からの中性子放出率(C)6を
求めることができる。この計算により求められた中性子
放出率(C)を第4ステップにおいて、中性子放出率測
定値(E)7と比較することにより、計算精度(C/
E)8が得られる。
As the nuclide generation / annihilation calculation code 5, for example, ORIGEN2 (AGCroff, "ORIGEN2-A Versatil
e Computer Code for Calculating the Nuclide Compos
itions and Characteristics of Nuclear Materials,
"Nucl. Technol., Vol. 62 pp.335-352, September 19
83.), the neutron emission rate (C) 6 from the fuel can be obtained. By comparing the neutron emission rate (C) obtained by this calculation with the neutron emission rate measurement value (E) 7 in the fourth step, the calculation accuracy (C /
E) 8 is obtained.

【0060】第4ステップでは、請求項1ないし3に係
る発明の実施の形態として上述した、中性子スペクトル
計算コード2と核データライブラリ3を組み合わせた燃
焼計算の段階で、Am243又はPu242、或いはAm243
とPu242の中性子捕獲断面積を調整することで反応断
面積を補正した場合の中性子放出率の変化を予め補正デ
ータテーブル10にまとめておく。そして、計算精度(C
/E)8が1となるような補正をすることにより、高い
精度でCm244の中性子放出率評価9を行うことができ
る。
In the fourth step, Am243 or Pu242 or Am243 is used in the combustion calculation stage in which the neutron spectrum calculation code 2 and the nuclear data library 3 are combined as described above as the embodiment of the invention according to claims 1 to 3.
And the change in the neutron emission rate when the reaction cross section is corrected by adjusting the neutron capture cross section of Pu242 in advance in the correction data table 10. Then, the calculation accuracy (C
By correcting such that / E) 8 becomes 1, the neutron emission rate evaluation 9 of Cm244 can be performed with high accuracy.

【0061】中性子放出率(測定値E)7の測定は、燃
料棒から発生する中性子をBF3検出器で測定(検出器
内で生じる(n,α)反応を電気信号に変換)し、標準
線源との比較から絶対強度を決めている。また、金箔を
中性子に照射し、放射化率を測定することによっても、
線源強度を求めることができる。
The neutron emission rate (measurement value E) 7 is measured by measuring the neutrons generated from the fuel rod with a BF 3 detector (converting the (n, α) reaction occurring in the detector into an electric signal) The absolute intensity is determined by comparison with the radiation source. Also, by irradiating the gold foil with neutrons and measuring the activation rate,
The source intensity can be determined.

【0062】第4ステップでの計算値を第5ステップの
補正データテーブル10に入力するが、補正データテーブ
ル10には予めの検討でどの核種のどの断面積を変えれば
中性子放出率が変わるかという情報が登録されている。
つまり、補正データテーブル10にはCm244の生成量及
び中性子源強度の測定値及び計算値が合うように予め設
定されている。
The values calculated in the fourth step are input to the correction data table 10 in the fifth step. The correction data table 10 indicates whether the cross-sectional area of which nuclide should be changed in the preliminary examination to change the neutron emission rate. Information is registered.
That is, the correction data table 10 is preset so that the measured values and calculated values of the amount of Cm244 produced and the neutron source intensity match.

【0063】したがって、C/E:計算精度の補正と、
請求項1ないし3に係る発明の実施の形態とを組み合わ
せて実施することができるようにするため、C/E:計
算精度を補正データテーブル10に送ることが必要とな
る。
Therefore, C / E: correction of calculation accuracy,
In order to be able to carry out in combination with the embodiment of the invention according to claims 1 to 3, it is necessary to send C / E: calculation accuracy to the correction data table 10.

【0064】そして、補正データテーブル10の補正因子
を加えてAm243,Pu242又はAm243とPu242の断面
積を改訂し、補正後の1群化反応断面積ライブラリ11と
してAm243、Pu242、又はAm243とPu242の補正済
捕獲断面積を核種生成消滅計算コード5にフィードバッ
クして入力する。
Then, the correction factors of the correction data table 10 are added to revise the cross-sectional areas of Am243, Pu242 or Am243 and Pu242, and the corrected one-group reaction cross-sectional area library 11 is Am243, Pu242, or Am243 and Pu242. The corrected capture cross section is fed back to the nuclide generation / annihilation calculation code 5 and input.

【0065】ここで、補正後の1群化反応断面積ライブ
ラリとは、核種生成消滅計算コードで用いる1群化反応
断面積ライブラリに格納された中性子断面積の一部を所
定量修正して、ライブラリ化したものである。
Here, the corrected 1-group reaction cross-section library is a predetermined amount of a part of the neutron cross-section stored in the 1-group reaction cross-section library used in the nuclide production / annihilation calculation code. It is a library.

【0066】補正因子とは、補正後の1群化反応断面積
ライブラリを作成する際に用いる補正因子で、これは核
種生成消滅計算コードを使って得られるCm244生成量
の計算誤差が生じないようにするために用いられる。こ
の補正因子は、Cm244生成量の測定値と計算値を種々
の照射履歴(燃焼度・ボイド率)についてデータベース
化しておく。
The correction factor is a correction factor used when a corrected one-group reaction cross-section library is created, so that a calculation error of the Cm244 production amount obtained by using the nuclide production / annihilation calculation code does not occur. Used to As the correction factor, measured values and calculated values of the Cm244 production amount are stored in a database for various irradiation histories (burnup rate / void ratio).

【0067】本実施の形態によれば、多数の測定値に適
用することによって、広い範囲で核データに対する正し
い補正データベースが構築できるので、測定値がない領
域に対して高精度で中性子放出率を予測することがで
き、また、プログラム化して記憶できる。
According to the present embodiment, a correct correction database for nuclear data can be constructed in a wide range by applying it to a large number of measured values, so that the neutron emission rate can be obtained with high accuracy in a region without measured values. It can be predicted and can be programmed and stored.

【0068】以上説明した各実施の形態における中性子
放出率の評価に関する各ステップの処理を、コンピュー
タで実行可能なプログラムで実現し、またこのプログラ
ムをコンピュータで読取り可能な記憶媒体に格納された
ものとして実現することも可能である。
The processing of each step relating to the evaluation of the neutron emission rate in each of the embodiments described above is realized by a computer-executable program, and the program is stored in a computer-readable storage medium. It can also be realized.

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明によれば、中性子放出率の評価に
用いられる燃焼計算により求められるCm244の生成量
を燃焼計算で得られる中性子増倍特性に殆ど影響を与え
ないで、実際に生成する生成量とほぼ一致させることが
できる。そして、計算に用いる多くの核種の断面積や崩
壊スキームの改良が世界的に総合的に行われてきた成果
を損うことなく、Cm244に基づく中性子発生率の計算
による評価値を安定的に容易に測定値に近付けることが
できる。
According to the present invention, the amount of Cm244 produced, which is obtained by the combustion calculation used to evaluate the neutron emission rate, is actually produced without substantially affecting the neutron multiplication characteristic obtained by the combustion calculation. It can be almost matched with the production amount. In addition, the evaluation values based on Cm244-based calculation of the neutron production rate can be stably and easily maintained without compromising the results of the comprehensive improvement of the cross-section areas and decay schemes of many nuclides used in the calculation. You can get closer to the measured value.

【0070】また、Am243やPu242は原子炉の核特性
計算では反応度や中性子スペクトル計算に殆ど影響を与
えないため、総合的に行われてきた改良の成果を損う恐
れがなく、Cm244に基づく中性子発生率の計算精度を
高めることができる。さらに、本発明の実施の形態にお
ける各種データ、コード及びライブラリを記憶し、プロ
グラム化することによって、使用済燃料からの中性子放
出率の評価作業が容易となる。
Further, Am243 and Pu242 have almost no influence on the reactivity and neutron spectrum calculation in the nuclear characteristic calculation of the nuclear reactor, so there is no fear of impairing the results of the comprehensive improvement, and based on Cm244. The calculation accuracy of the neutron production rate can be improved. Furthermore, by storing various data, codes and libraries in the embodiment of the present invention and programming them, it becomes easy to evaluate the neutron emission rate from the spent fuel.

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

【図1】本発明の実施の形態を説明するためのウラン及
びプルトニウム燃料の中で生じる中性子捕獲チェーン説
明図。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a neutron capture chain generated in a uranium and plutonium fuel for explaining an embodiment of the present invention.

【図2】同じく、使用済UO2燃料からの中性子放出率
相対強度を示す特性図。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing relative intensity of neutron emission rate from spent UO 2 fuel.

【図3】同じく、使用済MOX燃料からの中性子放出率
相対強度を示す特性図。
FIG. 3 is also a characteristic diagram showing relative intensity of neutron emission rate from spent MOX fuel.

【図4】同じく、UO2燃料におけるCm244生成量の相
対差を示す特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram similarly showing a relative difference in the amount of Cm244 produced in UO 2 fuel.

【図5】同じく、MOX燃料におけるCm244生成量の
相対差を示す特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relative difference in the amount of Cm244 produced in MOX fuel.

【図6】本発明に係る使用済燃料からの中性子放出率評
価方法およびそのプログラムにおける実施の形態を説明
するための流れ線図。
FIG. 6 is a flow chart for explaining an embodiment of a method for evaluating a neutron emission rate from a spent fuel and a program therefor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃料集合体仕様、2…中性子スペクトル計算コー
ド、3…核データライブラリ、4…1群化反応断面積ラ
イブラリ、5…核種生成消滅計算コード、6…中性子放
出率(計算値C)、7…中性子放出率(測定値E)、8
…C/E(計算精度)、9…Cm244の中性子放出率評
価、10…補正データテーブル、11…補正後の1群化反応
断面積ライブラリ、12…中性子源強度。
1 ... Fuel assembly specification, 2 ... Neutron spectrum calculation code, 3 ... Nuclear data library, 4 ... Grouping reaction cross-section library, 5 ... Nuclide generation / annihilation calculation code, 6 ... Neutron emission rate (calculated value C), 7 … Neutron emission rate (measured value E), 8
... C / E (calculation accuracy), 9 ... Neutron emission rate evaluation of Cm244, 10 ... Correction data table, 11 ... One grouped reaction cross section library after correction, 12 ... Neutron source intensity.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 研一 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 菊池 司 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 Fターム(参考) 2G075 CA38 DA07 FA20 GA21    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kenichi Yoshioka             2-1, Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Ceremony Company Toshiba Hamakawasaki Factory (72) Inventor Tsuyoshi Kikuchi             2-1, Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Ceremony Company Toshiba Hamakawasaki Factory F term (reference) 2G075 CA38 DA07 FA20 GA21

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ウラン燃料、又はウランとプルトニウム
の混合燃料を含む評価対象とする燃料集合体を原子炉の
炉心に装荷して中性子照射により燃焼させる際の燃焼計
算で得られる中性子放出核種Cm244の生成量を評価す
る使用済燃料からの中性子放出率評価方法において、中
性子スペクトル計算コードと核データライブラリを組み
合わせた燃焼計算の段階でAm243、又はPu242、或い
はAm243及びPu242の中性子捕獲断面積を調整するこ
とによって、実際に生成するCm244の生成量とほぼ一
致させることを特徴とする使用済燃料からの中性子放出
率評価方法。
1. A neutron-emitting nuclide Cm244 obtained by combustion calculation when a fuel assembly to be evaluated containing uranium fuel or a mixed fuel of uranium and plutonium is loaded into a reactor core and burned by neutron irradiation. In the method of evaluating the neutron emission rate from spent fuel for evaluating the amount produced, adjust the neutron capture cross-section of Am243 or Pu242 or Am243 and Pu242 at the stage of combustion calculation combining the neutron spectrum calculation code and the nuclear data library. Therefore, the method for evaluating the neutron emission rate from spent fuel is characterized in that the production amount of Cm244 actually produced is substantially matched.
【請求項2】 ウラン燃料、又はウランとプルトニウム
の混合燃料を含む評価対象とする燃料集合体を原子炉の
炉心に装荷して中性子照射により燃焼させる際の燃焼計
算で得られる中性子放出核種Cm244の生成量を評価す
る使用済燃料からの中性子放出率評価方法において、中
性子スペクトル計算コードと核データライブラリを組み
合わせた燃焼計算の段階でAm243、又はPu242、或い
はAm243及びPu242の中性子吸収断面積を一定とし、
中性子捕獲断面積を調整することによって、実際に生成
するCm244の生成量とほぼ一致させることを特徴とす
る使用済燃料からの中性子放出率評価方法。
2. A neutron-emitting nuclide Cm244 obtained by a combustion calculation when a fuel assembly to be evaluated containing uranium fuel or a mixed fuel of uranium and plutonium is loaded into a reactor core and burned by neutron irradiation. In the neutron emission rate evaluation method from the spent fuel to evaluate the production amount, the neutron absorption cross section of Am243 or Pu242, or Am243 and Pu242 is set to be constant at the stage of combustion calculation combining the neutron spectrum calculation code and the nuclear data library. ,
A method for evaluating the neutron emission rate from a spent fuel, characterized in that the production amount of Cm244 actually produced is made substantially equal by adjusting the neutron capture cross section.
【請求項3】 ウラン燃料、又はウランとプルトニウム
の混合燃料を含む評価対象とする燃料集合体を原子炉の
炉心に装荷して中性子照射により燃焼させる際の燃焼計
算で得られる中性子放出核種Cm244の生成量を評価す
る使用済燃料からの中性子放出率評価方法において、中
性子スペクトル計算コードと核データライブラリを組み
合わせた燃焼計算の段階でAm243、又はPu242、或い
はAm及びPu242の中性子捕獲断面積を燃焼度依存量
として調整することによって、実際に生成するCm244
の生成量とほぼ一致させることを特徴とする使用済燃料
からの中性子放出率評価方法。
3. A neutron-emitting nuclide Cm244 obtained by a combustion calculation when a fuel assembly to be evaluated containing uranium fuel or a mixed fuel of uranium and plutonium is loaded into a reactor core and burned by neutron irradiation. In the method for evaluating the neutron emission rate from spent fuel for evaluating the amount produced, the neutron capture cross-section of Am243 or Pu242, or Am and Pu242 was burned up at the stage of combustion calculation combining the neutron spectrum calculation code and the nuclear data library. Cm244 actually generated by adjusting as a dependent amount
A method for evaluating the neutron emission rate from spent fuel, which is characterized in that the amount of neutrons produced is approximately the same.
【請求項4】 評価対象とする燃料集合体仕様の燃焼計
算データに基づいて中性子スペクトル計算コードにより
評価対象燃料における中性子スペクトルを評価する第1
ステップと、この第1ステップの中性子スペクトル計算
コードに核データライブラリを組み合わせてアクチノイ
ド核種の中性子断面積の1群化反応断面積ライブラリを
作成する第2ステップと、この第2ステップで作成した
1群化反応断面積ライブラリから核種生成消滅計算コー
ドを作成する第3ステップと、この第3ステップで作成
した核種生成消滅計算コードに基づき中性子放出率の計
算値を算出し実測した測定値の中性子放出率と比較して
計算精度を求め、Cm244の中性子放出率を評価する第
4ステップとを具備したことを特徴とする使用済燃料か
らの中性子放出率評価方法。
4. A neutron spectrum of a fuel to be evaluated is evaluated by a neutron spectrum calculation code based on combustion calculation data of a fuel assembly specification to be evaluated.
Step, a second step of combining the neutron spectrum calculation code of the first step with a nuclear data library to create a one-group reaction cross-section library of neutron cross-sections of actinoid nuclides, and one group created in this second step 3rd step of creating nuclide generation / annihilation calculation code from the chemical reaction cross-section library, and calculated neutron emission rate based on the nuclide generation / annihilation calculation code created in this 3rd step And a fourth step for evaluating the neutron emission rate of Cm244 by comparing the calculated neutron emission rate with Cm244 to evaluate the neutron emission rate from the spent fuel.
【請求項5】 前記第4ステップにおける計算精度評価
値を、予めCm244の生成量及び中性子源強度の測定値
と計算値が合うように設定されている補正データテーブ
ルに入力する第5ステップを具備したことを特徴とする
請求項4記載の使用済燃料からの中性子放出率評価方
法。
5. The method further comprises a fifth step of inputting the calculation accuracy evaluation value in the fourth step into a correction data table which is set in advance so that the calculated values of the amount of Cm244 produced and the neutron source intensity match the calculated values. The method for evaluating the neutron emission rate from spent fuel according to claim 4, wherein
【請求項6】 前記補正データテーブルに補正因子を加
えてAm243,又はPu242、或いはAm243とPu242の
反応断面積を改訂して作成した補正後の1群化反応断面
積ライブラリを前記第3ステップで作成される核種生成
消滅計算コードにフィードバックすることを特徴とする
請求項5記載の使用済燃料からの中性子放出率評価方
法。
6. The corrected one-group reaction cross-section library prepared by revising the reaction cross-sections of Am243 or Pu242 or Am243 and Pu242 by adding a correction factor to the correction data table in the third step. The method for evaluating the neutron emission rate from spent fuel according to claim 5, wherein the method is fed back to the created nuclide generation / annihilation calculation code.
【請求項7】 コンピュータに、評価対象とする燃料集
合体の仕様を基に作成した使用済燃料の燃焼計算データ
に基づいて中性子スペクトル計算コードにより評価対象
燃料における中性子スペクトルを評価する第1ステップ
と、この第1ステップの中性子スペクトル計算コードに
核データライブラリを組み合わせてアクチノイド核種の
中性子反応断面積の1群化反応断面積を作成する第2ス
テップと、この第2ステップで作成した1群化反応断面
積から核種生成消滅計算コードを作成する第3ステップ
と、この第3ステップで作成した核種生成消滅計算コー
ドに基づき中性子放出率の計算値を算出し、実測した測
定値の中性子放出率と比較して計算精度を求め、Cm24
4の中性子放出率を評価する第4ステップと、を実行さ
せるためのプログラム。
7. A first step in which a neutron spectrum of a fuel to be evaluated is evaluated by a neutron spectrum calculation code on a computer based on combustion calculation data of a spent fuel prepared based on specifications of a fuel assembly to be evaluated. , The second step of combining the neutron spectrum calculation code of the first step with a nuclear data library to create a one-group reaction cross section of the neutron reaction cross section of the actinide nuclide, and the one-group reaction created in the second step 3rd step of creating nuclide production / annihilation calculation code from the cross-sectional area, and calculated neutron emission rate based on the nuclide production / annihilation calculation code created in this 3rd step, and compare with the measured neutron emission rate And calculate the calculation accuracy, Cm24
A program for executing the fourth step of evaluating the neutron emission rate of 4 and.
【請求項8】 コンピュータに、前記第4ステップにお
ける計算精度評価値を、予めCm244の生成量及び中性
子源強度の測定値と計算値が合うように設定されている
補正データテーブルに入力する第5ステップを実行させ
るための請求項7記載のプログラム。
8. The computer inputs the calculation accuracy evaluation value in the fourth step into a correction data table which is set in advance so that the calculated values of the amount of Cm244 produced and the neutron source intensity match the calculated values. The program according to claim 7, which is for executing a step.
【請求項9】 コンピュータに、前記補正データテーブ
ルに補正因子を加えてAm243,又はPu242、或いはA
m243とPu242の断面積を改訂して作成した補正後の1
群化反応断面積ライブラリを前記第3ステップで作成し
た核種生成消滅計算コードにフィードバックする請求項
7記載のプログラム。
9. A computer adds a correction factor to the correction data table and Am243 or Pu242, or A
Corrected 1 created by revising the cross-sectional area of m243 and Pu242
The program according to claim 7, wherein the grouping reaction cross-section library is fed back to the nuclide generation / annihilation calculation code created in the third step.
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JP2006112804A (en) * 2004-10-12 2006-04-27 Toshiba Corp Neutron emission rate measuring method and measuring evaluation program of irradiated fuel assembly
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JP4664645B2 (en) * 2004-10-12 2011-04-06 株式会社東芝 Method for measuring neutron emission rate of irradiated fuel assemblies
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