JP2016142623A - Method and apparatus for measuring effective delayed neutron fraction - Google Patents
Method and apparatus for measuring effective delayed neutron fraction Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016142623A JP2016142623A JP2015018564A JP2015018564A JP2016142623A JP 2016142623 A JP2016142623 A JP 2016142623A JP 2015018564 A JP2015018564 A JP 2015018564A JP 2015018564 A JP2015018564 A JP 2015018564A JP 2016142623 A JP2016142623 A JP 2016142623A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- core
- neutron
- ratio
- effective
- water level
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
本発明の実施形態は、実効遅発中性子割合の測定方法およびその測定装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a method for measuring an effective delayed neutron ratio and a measurement apparatus thereof.
発電を目的とした商業用の原子炉では高い経済性が要求されるが、第一に安全性の確保が不可欠である。従って、商業用原子炉の建設に際して、原子炉設置許可申請書においては原子炉の運転性能に関わる検討が要求され、また、定常運転時に外乱が加わった場合の安定性について、詳しい検討が必要とされる。 Commercial reactors for power generation require high economic efficiency, but first of all it is essential to ensure safety. Therefore, when constructing a commercial nuclear reactor, the application for permission to install a nuclear reactor requires a study on the operational performance of the nuclear reactor, and it is necessary to study in detail the stability when a disturbance is applied during steady operation. Is done.
安定性とは、原子炉の過渡特性とも呼ばれ、原子炉が定常運転状態の場合、運転状態を支えている周辺機器の性能の変化によって物理条件が変化しても、原子炉が安定に運転状態を保つことができるか、あるいは安全に停止できるかの詳しい検討がなされる。例えば商業用軽水炉発電所では炉心タンク内の軽水をモータ駆動のポンプで循環させているが、このモータの回転数が変化し、炉心内の水の循環スピードが変化した場合でも原子炉の出力が急激に上昇することはなく、危険な状態にはならないように設計されている。 Stability is also called transient characteristics of the reactor. When the reactor is in a steady operation state, the reactor operates stably even if physical conditions change due to changes in the performance of peripheral equipment that supports the operation state. A detailed study will be done on whether the state can be maintained or can be safely stopped. For example, in a commercial light water reactor power plant, light water in the core tank is circulated by a motor-driven pump, but even if the rotation speed of this motor changes and the circulation speed of the water in the core changes, the output of the nuclear reactor It is designed not to go up suddenly and into a dangerous state.
原子炉の出力変化に注目して検討を行う際に利用される理論は動特性方程式と呼ばれるもので、その動特性方程式で重要な概念が反応度と呼ばれる物理量である。反応度は原子炉の核分裂反応(出力)の時間的変化をつかさどる物理量で正に反応度は原子炉の核分裂反応を増加させ、負の反応度は核分裂反応を減少させる。また正の反応度の場合、その値が大きくなればなるほど核分裂反応の時間的増加割合は大きくなる。 The theory used when investigating the changes in power output of a nuclear reactor is called a dynamic equation, and an important concept in the dynamic equation is a physical quantity called reactivity. Reactivity is a physical quantity that controls temporal changes in nuclear fission reaction (power). Positive reactivity increases nuclear fission reaction, and negative reactivity decreases fission reaction. In the case of positive reactivity, the rate of time increase of the fission reaction increases as the value increases.
反応度の大きさは、実効遅発中性子割合(Effective delayed neutron fraction)に対する比、すなわち実効遅発中性子割合で除した値によって議論される。反応度が実効遅発中性子割合と等しいときの反応度の大きさを1$(ドル)と呼ぶ。反応度が1$であるときは原子炉の核分裂反応は爆発的に増加し、いわゆる反応度事故と呼ばれる事象に至る。従って、商業用軽水炉では、どんな場合においても、原子炉には1$の正の反応度が加わらないように設計されている。 The magnitude of the reactivity is discussed by the ratio to the effective delayed neutron fraction, ie the value divided by the effective delayed neutron fraction. The magnitude of the reactivity when the reactivity is equal to the effective delayed neutron ratio is called 1 dollar (dollar). When the reactivity is 1 $, the nuclear fission reaction increases explosively, leading to what is called a reactivity accident. Therefore, in commercial light water reactors, in any case, the reactor is designed so that a positive reactivity of $ 1 is not added.
遅発中性子割合とは核分裂反応によって放出される中性子の時間差に注目して中性子を区別した物理量である。核分裂反応では核分裂の瞬間数十から数百マイクロセカンド[μsec]、すなわち、10−4秒程度で放出される即発中性子と核分裂生成物(核分裂片)から崩壊現象によって数十秒遅れて発生する中性子がある。この遅れて発生する中性子の割合を遅発中性子割合と呼ぶ。 The delayed neutron fraction is a physical quantity that distinguishes neutrons by paying attention to the time difference of neutrons released by fission reaction. In the fission reaction, tens of seconds to several hundreds of microseconds [μsec], that is, prompt neutrons released in about 10 -4 seconds and neutrons delayed by several tens of seconds due to decay events from fission products (fission fragments) There is. The proportion of neutrons that are generated late is called the delayed neutron proportion.
例えば、ウラン235(235U)が核分裂した場合、発生する中性子の約99.3%が即発中性子で残りの約0.7%が遅発中性子である。この遅発中性子の役割は大きくて、もし全ての中性子が即発中性であれば核分裂してから中性子が発生する時間は10−4秒程度であるが、0.7%が遅発中性子であれば核分裂して中性子が発生する実効的な時間は0.07秒程度になる。 For example, when uranium 235 ( 235 U) undergoes fission, approximately 99.3% of the generated neutrons are prompt neutrons and the remaining approximately 0.7% are delayed neutrons. The role of delayed neutrons is great. If all neutrons are promptly neutral, the time for generating neutrons after fission is about 10-4 seconds, but 0.7% is delayed neutrons. For example, the effective time for fission and generation of neutrons is about 0.07 seconds.
原子炉内では、235Uのみではなくてウラン238(238U)も核分裂をしており、235Uと238Uとでは、それぞれ遅発中性子割合が異なるので、原子炉全体の遅発中性子割合は、原子炉の炉心全体の核分裂状態の振る舞いを詳しく調べて平均化した値になる。この値を実効遅発中性子割合と呼ぶ。また、慣例としてこの値を「ベータ イフェクティブ」βeff(beta effective)と呼ぶことが多い。 In the reactor, not only 235 U but also uranium 238 ( 238 U) has undergone fission, and the proportion of delayed neutrons differs between 235 U and 238 U, respectively. This is an average value obtained by examining in detail the behavior of the fission state of the entire reactor core. This value is called the effective delayed neutron ratio. Also, by convention, this value is often called “beta effective” βeff (beta effective).
炉心の実効遅発中性子割合(ベータ イフェクティブ)βeffは、原子炉に加わったり減じられたりする反応度の効果を評価する際に最も重要な数値である。実効遅発中性子割合が大きい原子炉ほど原子炉の核分裂反応を変化させる外乱に関してその影響が小さいと言える。 The effective delayed neutron ratio (beta effect) βeff of the core is the most important value in evaluating the effect of reactivity added to or subtracted from the reactor. It can be said that a reactor with a larger effective delayed neutron ratio has less influence on the disturbance that changes the nuclear fission reaction.
以上を簡単にまとめると、商業用原子炉では運転状態での核分裂反応の外乱による変化(過渡特性)を評価する際に、動特性方程式を用いて定量評価し、その動特性方程式では、反応度の大小の目盛り付けをする実効遅発中性子割合が非常に重要な物理量になっている。 To summarize the above, when evaluating changes (transient characteristics) due to disturbances in the nuclear fission reaction in a commercial reactor, a quantitative evaluation is made using a dynamic characteristic equation. The ratio of effective delayed neutrons, which calibrate the size of, is a very important physical quantity.
加えて、商業用発電炉を建設して実運用する前には、核分裂反応が設計で意図していたような振る舞いを示すかどうかの炉物理試験、および核分裂反応を停止させる制御棒の能力などを調べる試験等が実施されるが、この場合においても、その効果を実効遅発中性子割合の値を駆使して評価する。 In addition, before constructing and operating commercial power reactors, reactor physics tests to see if the fission reaction behaves as designed, and the ability of the control rod to stop the fission reaction, etc. In this case, the effect is evaluated using the effective delayed neutron ratio value.
このように、実効遅発中性子割合は商業用発電炉においては、運転や安全に直接関係する極めて重要な基本物理量である。また、実効遅発中性子割合は、原子炉の動特性や反応度変化を把握する際に非常に重要な数値であって、実験によって実際に測定することができれば、計算コード(計算プログラム)の計算手法の妥当性、使用する核データの品質の確認とそれらの品質の改善に大きく寄与する。従って、臨界実験によって実効遅発中性子割合を測定するべき必要性や要望は大きい。 Thus, the effective delayed neutron ratio is an extremely important basic physical quantity directly related to operation and safety in commercial power reactors. The effective delayed neutron ratio is a very important numerical value for grasping the dynamic characteristics and reactivity change of the reactor, and if it can be actually measured by experiment, the calculation code (calculation program) can be calculated. It greatly contributes to the validity of the method, confirmation of the quality of the nuclear data used, and improvement of the quality. Therefore, there is a great need and desire to measure the effective delayed neutron ratio by critical experiments.
一方、この実効遅発中性子割合は、測定によって求めることが極めて困難な物理量である。測定する手法がこれまで幾つか提案されているが、現状、発電を目的とした商業用の原子炉で実効遅発中性子割合を実測することは、時間的、経済的、および技術的に成立性が極めて低い。従って、商業用原子炉においては、コンピュータを用いて、高品質のコンピュータプログラム(コンピュータコードと呼ばれることが多い)と定評のある核データライブラリを用いて詳しい計算を実施して原子炉に対する平均値としての実効遅発中性子割合を求めている。 On the other hand, this effective delayed neutron ratio is a physical quantity that is extremely difficult to obtain by measurement. Several methods have been proposed so far, but at present, it is temporally, economically, and technically feasible to actually measure the effective delayed neutron ratio in commercial reactors for power generation. Is extremely low. Therefore, in a commercial nuclear reactor, a computer is used to perform detailed calculations using a high-quality computer program (often called computer code) and a well-established nuclear data library to obtain an average value for the nuclear reactor. The effective delayed neutron ratio is calculated.
この場合、計算手法、計算に使用するコンピュータプログラム(コンピュータコード)、核データライブラリに記録されている核分裂性核種毎の遅発中性子について値(割合、収率)の精度や品質を確認しておく必要がある。核分裂性核種毎の遅発中性子について値は、発電を目的とした商業用の原子炉の安全性に直接関係する物理量であるので、この実効遅発中性子割合の計算精度を把握することは極めて重要である。そして、商業用の原子炉の設計や運用の信頼性を確認するために、実効遅発中性子割合の計算精度を確認する潜在的な需要は大きい。 In this case, check the accuracy and quality of the calculation method, the computer program (computer code) used for the calculation, and the delayed neutrons for each fissile nuclide recorded in the nuclear data library. There is a need. Because the value of delayed neutrons for each fissile nuclide is a physical quantity that is directly related to the safety of commercial reactors for power generation, it is extremely important to understand the calculation accuracy of this effective delayed neutron ratio. It is. And in order to confirm the reliability of the design and operation of commercial reactors, there is a great demand for confirming the calculation accuracy of the effective delayed neutron ratio.
これまで実効遅発中性子割合の計算精度を確認するためのプロジェクトが幾つか実施されている。過去、1996年(平成8年)から1998年(平成10年)に日本原子力研究所(JAERI)とフランス原子力庁(CEA)が実施したβeff測定の国際ベンチマーク実験がある。これは計算値と比較することを目的として臨界実験装置で実効遅発中性子割合を測定することを目的とした日仏共同実験であった。 Several projects have been carried out to confirm the accuracy of calculating the effective delayed neutron ratio. In the past, there has been an international benchmark experiment of βeff measurement conducted by the Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI) and the French Atomic Energy Agency (CEA) from 1996 (1998) to 1998 (1998). This was a joint experiment between France and Japan aimed at measuring the effective delayed neutron fraction with a critical experiment device for the purpose of comparing with the calculated values.
実効遅発中性子割合を測定する手法は、主に原子炉の雑音(中性子検出器の信号の揺らぎなど)を基にその信号を数学的に処理して物理量を評価する手法、すなわち、炉雑音(REACTOR NOISE)理論に基づいて測定されてきた。これらの手法のうち、この国際ベンチマーク実験ではBennett法(中性子の相関実験手法)が用いられた。この測定の特徴は、原子炉雑音理論に基づき中性子検出器の出力信号を電気的に処理して共分散を求め、その共分散の値から測定値を得る手法であり、理論は広く知られている。 The method of measuring the effective delayed neutron ratio is a technique that evaluates physical quantities by mathematically processing the signal based on reactor noise (such as neutron detector signal fluctuations). REACTOR NOISE) has been measured based on theory. Among these methods, the Bennett method (neutron correlation experiment method) was used in this international benchmark experiment. The feature of this measurement is the technique of obtaining the measured value from the covariance value by electrically processing the output signal of the neutron detector based on the reactor noise theory and obtaining the measured value from the covariance value. Yes.
上述したBennett法を用いた中性子の相関測定では、中性子検出器の信号の相関を取る必要上、検出特性が非常に類似している最低でも2種類の中性子検出器と、当該中性子検出器から得られる電気信号を信号処理する処理装置が必要となる。このうち、電気信号の処理自体は、現在のコンピュータ技術からすれば然程困難なものではないが、検出特性が非常に類似している最低でも2種類の中性子検出器については常に簡単に用意できるものではない。このため、実験全体のシステムの準備が容易ではなく、時間的、経済的コストを必要とする。すなわち、どの臨界実験装置でも現行の設備を用いて容易に適用できる手法ではないという課題がある。 In the neutron correlation measurement using the Bennett method described above, it is necessary to correlate the signals of the neutron detectors, so that at least two types of neutron detectors having very similar detection characteristics and the neutron detectors are obtained. It is necessary to have a processing device that performs signal processing on the electrical signal to be generated. Of these, the electrical signal processing itself is not so difficult with current computer technology, but at least two types of neutron detectors with very similar detection characteristics can always be prepared easily. It is not a thing. For this reason, preparation of the system of the whole experiment is not easy, and time and economical cost are required. That is, there is a problem that any critical experimental apparatus is not a method that can be easily applied using current equipment.
このように、従来の技術では、発電を目的とした商業用原子炉の設計と運用上、かつ安全性に関して精度の高い実効遅発中性子割合を計算する必要があり、その計算に使用する計算コード、核データの品質を確認する要求(ニーズ)は存在する。その一方で、計算コード、核データの品質を臨界実験装置で測定した実効遅発中性子割合βeffと比較する場合も、その測定は容易ではないため、多くの時間的、経済的コストが必要となっていた。 Thus, in the conventional technology, it is necessary to calculate the effective delayed neutron ratio with high accuracy in terms of safety and design for commercial reactor design and operation, and the calculation code used for the calculation There is a need (need) to confirm the quality of nuclear data. On the other hand, when comparing the quality of the calculation code and nuclear data with the effective delayed neutron ratio βeff measured with a critical experiment device, the measurement is not easy, so a lot of time and cost are required. It was.
上述した事情に鑑みて、本発明の実施形態は、特別な機器を要することなく実効遅発中性子割合を精度良く測定する技術を提供することを目的とする。 In view of the circumstances described above, an embodiment of the present invention aims to provide a technique for accurately measuring the effective delayed neutron ratio without requiring a special device.
本発明の実施形態に係る実効遅発中性子割合の測定方法は、上述した課題を解決するため、複数の燃料棒が水平方向に互いに間隔をあけて配列された炉心を収納する炉心タンク内に給水される軽水の水位を調整することで臨界を達成する臨界装置の実効遅発中性子割合を算出する実効遅発中性子割合測定方法であり、前記臨界を達成したときの前記炉心タンク内の水位である臨界水位を得るステップと、前記臨界水位から前記炉心タンク内の水位を僅かに上昇させ、前記臨界装置内での核分裂反応の結果生ずる中性子を検出する中性子検出器からの出力に基づいて、当該水位の上昇により前記炉心の炉心体系に加わった反応度を得るステップと、前記臨界装置の炉心軸方向核分裂率分布を得て、この得られた炉心軸方向核分裂率分布に基づいて軸方向の外挿距離を求めるステップと、前記炉心の炉心体系の中性子実効増倍率を計算するために用意される複数の計算プログラムから当該計算プログラムが有する計算コードの1個を選択し、選択した1個の計算コードと、前記炉心の炉心体系の幾何学形状および原子密度と前記臨界水位とを得て、この得られた値とを用いて前記中性子実効増倍率を計算し、当該計算結果が設定される許容誤差範囲内にあるか否かに基づいて前記選択した1個の計算コードの計算精度の合否を判定し、合格であれば前記選択した1個の計算コードの選択を確定するステップと、前記炉心の炉心体系の中性子実効増倍率を計算するために用意される複数の計算プログラムのうち、前記計算精度が合格であると判定した計算コードにより前記炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率を求めるステップと、前記計算コードの選択を確定するステップで確定した計算コードを用いて、前記炉心体系の横方向および軸方向の中性子洩れをそれぞれ計算し、当該計算結果から前記炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率を求めるステップと、前記炉心の炉心体系の実効遅発中性子割合と、前記臨界水位、前記水位の上昇分、前記反応度、前記軸方向の外挿距離、前記炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率、および前記炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率との関係から、前記炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率、前記臨界水位、前記水位の上昇分、前記反応度、前記軸方向の外挿距離、および前記炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率を得て、前記炉心の炉心体系の実効遅発中性子割合を求めるステップと、を具備することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a method for measuring an effective delayed neutron ratio according to an embodiment of the present invention supplies water into a core tank that houses a core in which a plurality of fuel rods are arranged at intervals in the horizontal direction. This is an effective delayed neutron ratio measurement method for calculating the effective delayed neutron ratio of a critical device that achieves criticality by adjusting the water level of the light water, and is the water level in the core tank when the criticality is achieved Obtaining a critical water level, and slightly increasing the water level in the core tank from the critical water level, and based on the output from the neutron detector for detecting neutrons resulting from the fission reaction in the critical device, the water level The step of obtaining the reactivity applied to the core system of the core by the rise of the core, obtaining the nuclear axial fission rate distribution of the critical device, and based on the obtained axial axial fission rate distribution A step of obtaining an extrapolation distance in the axial direction, and selecting one calculation code of the calculation program from a plurality of calculation programs prepared for calculating the effective neutron multiplication factor of the core system of the core Using one calculation code, the geometry and atomic density of the core system of the core and the critical water level, the neutron effective multiplication factor is calculated using the obtained values, and the calculation result is A step of determining whether or not the selected calculation code is correct based on whether or not it is within a set allowable error range, and if it is acceptable, confirming the selection of the selected one calculation code And representing the core system by a calculation code determined to pass the calculation accuracy among a plurality of calculation programs prepared for calculating the neutron effective multiplication factor of the core system of the core Calculating the neutron leakage in the lateral direction and the axial direction of the core system using the calculation code determined in the step of determining the infinite multiplication factor of the fuel rod cell and the step of determining the selection of the calculation code, respectively. Determining the ratio of the lateral neutron leakage to the axial neutron leakage of the core system from the results, the effective delayed neutron ratio of the core system of the core, the critical water level, the rise in the water level, the reactivity From the relationship between the axial extrapolation distance, the infinite multiplication factor of the fuel rod cell representing the core system, and the ratio of the lateral neutron leakage to the axial neutron leakage of the core system, Infinite multiplication factor of representative fuel rod cell, critical water level, rise of water level, reactivity, extrapolation distance in the axial direction, and neutron leakage in the axial direction of the core system Obtaining a ratio of lateral neutron leakage to obtain an effective delayed neutron ratio of the core system of the core.
本発明の実施形態に係る実効遅発中性子割合の測定装置は、上述した課題を解決するため、複数の燃料棒が水平方向に互いに間隔をあけて配列された炉心を収納する炉心タンク内に給水される軽水の水位を調整することで臨界を達成する臨界装置の実効遅発中性子割合を算出する実効遅発中性子割合測定装置であり、前記臨界を達成したときの前記炉心タンク内の水位である臨界水位を得る臨界水位取得部と、前記臨界水位から前記炉心タンク内の水位を僅かに上昇させ、前記臨界装置内での核分裂反応の結果生ずる中性子を検出する中性子検出器からの出力に基づいて、当該水位の上昇により前記炉心の炉心体系に加わった反応度を得る反応度取得部と、前記臨界装置の炉心軸方向核分裂率分布を得て、この得られた炉心軸方向核分裂率分布に基づいて軸方向の外挿距離を求める軸方向外挿距離取得部と、前記炉心の炉心体系の中性子実効増倍率を計算するために用意される複数の計算プログラムから当該計算プログラムが有する計算コードの1個を選択し、選択した1個の計算コードと、前記炉心の炉心体系の幾何学形状および原子密度と前記臨界水位とを得て、この得られた値とを用いて前記中性子実効増倍率を計算し、当該計算結果が設定される許容誤差範囲内にある場合に前記選択した1個の計算コードの選択を確定し、確定した計算コードにより前記炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率を求める無限増倍率取得部と、前記確定した計算コードにより前記炉心体系の横方向および軸方向の中性子洩れをそれぞれ計算し、当該計算結果から前記炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率を求める中性子洩れ比率取得部と、前記炉心の炉心体系の実効遅発中性子割合と、前記臨界水位、前記水位の上昇分、前記反応度、前記軸方向の外挿距離、前記炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率、および前記炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率との関係から、前記炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率、前記臨界水位、前記水位の上昇分、前記反応度、前記軸方向の外挿距離、および前記炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率を得て、前記炉心の炉心体系の実効遅発中性子割合を求める実効遅発中性子割合取得部とを具備することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the effective delayed neutron ratio measuring apparatus according to the embodiment of the present invention supplies water into a core tank that houses a core in which a plurality of fuel rods are arranged at intervals in the horizontal direction. This is an effective delayed neutron ratio measuring device that calculates the effective delayed neutron ratio of the critical device that achieves criticality by adjusting the water level of the light water, and is the water level in the core tank when the critical is achieved Based on the output from the critical water level acquisition unit for obtaining the critical water level, and the output from the neutron detector that slightly raises the water level in the core tank from the critical water level and detects neutrons resulting from the fission reaction in the critical device , A reactivity acquisition unit for obtaining the reactivity added to the core system of the core due to the rise of the water level, and obtaining the core axial fission rate distribution of the critical device, and obtaining the obtained core axial fission rate fraction An axial extrapolation distance acquisition unit for obtaining an extrapolation distance in the axial direction based on the calculation code of the calculation program from a plurality of calculation programs prepared for calculating the neutron effective multiplication factor of the core system of the core And selecting one of the calculation codes, the geometry and atomic density of the core system of the core and the critical water level, and using the obtained values, the neutron effective increase is obtained. The magnification is calculated, and when the calculation result is within the set allowable error range, the selection of the selected one calculation code is confirmed, and the infinite number of fuel rod cells representing the core system is determined by the determined calculation code. The infinite multiplication factor acquisition unit for obtaining the multiplication factor and the neutron leakage in the lateral direction and the axial direction of the core system are calculated by the determined calculation code, respectively, and the axial direction of the core system is calculated from the calculation result. Neutron leakage ratio acquisition unit for determining the ratio of lateral neutron leakage to neutron leakage, the effective delayed neutron ratio of the core system of the core, the critical water level, the rise in water level, the reactivity, the axial direction The fuel rod cell representing the core system from the relationship between the extrapolation distance, the infinite multiplication factor of the fuel rod cell representing the core system, and the ratio of the lateral neutron leakage to the axial neutron leakage of the core system Obtaining an infinite multiplication factor, the critical water level, an increase in the water level, the reactivity, the extrapolated distance in the axial direction, and the ratio of the lateral neutron leakage to the axial neutron leakage of the core system, And an effective delayed neutron ratio acquisition unit for obtaining an effective delayed neutron ratio of the core system of the core.
本実施形態によれば、軽水炉の研究を目的としたタンク型の臨界実験装置において現行の設備を利用するだけで新たな設備の追加を行うことなく、現行の実験技術と計算手法を利用して実効遅発中性子割合を精度良く測定することができる。 According to this embodiment, in the tank-type critical experiment equipment for the purpose of research on light water reactors, the current experimental technology and calculation method can be used without adding new equipment only by using the existing equipment. The effective delayed neutron ratio can be accurately measured.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る実効遅発中性子割合の測定方法およびその測定装置について説明する。なお、説明するにあたり、実質的に同じ構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。 Hereinafter, a method for measuring an effective delayed neutron ratio and a measurement apparatus thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[臨界実験装置]
図1は、本発明の実施形態に係る実効遅発中性子割合の測定装置が対象とする臨界実験装置1の構成を示す立断面図である。
[Critical experiment equipment]
FIG. 1 is an elevational sectional view showing a configuration of a
臨界実験装置1は、発電を目的とした商業炉、特に軽水炉の研究開発を目的とした臨界実験装置の一例である。臨界実験装置1は、例えば、炉心タンク2内に配置された燃料棒3、炉心4の反応度を制御する制御棒5、および反応の結果生ずる中性子を検出する中性子検出器6と、炉心タンク2に、軽水を給排(給液または排液)する給液部7aと排液部7bとを有する給排部7を備えるタンク型臨界実験装置として構成されている。
The
炉心タンク2は、上部が開放された容器であり、炉心4および減速材である軽水(H2O)を収納可能である。また、炉心タンク2には、軽水を給排する給排部7(7a,7b)が設けられており、給排部7から軽水を給排することで炉心タンク2内の液位を調整することができる。さらに、炉心タンク2には、タンク内の液位を測定する液位発信器8が設けられている。
The
燃料棒3は、下端で燃料支持板9に自重を支持されている。また、燃料棒3は、格子板11a,11bにより支持される。より詳細に説明すれば、燃料棒3の上部および下部が、それぞれ、上部格子板11aおよび下部格子板11bにより支持される。中性子検出器6および液位発信器8の出力は、測定装置30(図4)に入力される。ここで、測定装置30は、例えば、コンピュータを測定装置30として機能させる測定プログラム50をインストールしたコンピュータによって実現することができる。
The
なお、図1に例示される臨界実験装置1は、炉心タンク2内に軽水を徐々に増水させて運転手順で決められた一定の高さにした後、さらに、給排部7により炉心タンク2の軽水の水位を調整することで、炉心4を臨界にする。
In the
図2,3は、本発明の実施形態に係る実効遅発中性子割合の測定装置が対象とする臨界実験装置1の炉心4の一例の平面図であり、図2は19×19体系で構成される炉心4の平面図、図3は28×28体系で構成される炉心4の平面図である。
FIGS. 2 and 3 are plan views of an example of the
臨界実験装置1の炉心4に使用される核物質は、通常の商業用軽水炉の燃料集合体の燃料に類似した形状、すなわち、燃料棒3と呼ばれる形状のものである。燃料棒3は、互いに一定の間隔で、例えば、19×19等の正方格子状に配列されている。ここで、燃料棒3の濃縮度は全て同じ(1種類)とする。
The nuclear material used in the
炉心4は、例えば、水平断面が正方形の形状であり、正方形の水平断面が鉛直方向に延びた直方体形状である。炉心4の形状が直方体形状である場合、縦横の長さを十分にして水平断面が小さすぎないような炉心形状とする。例えば、水平断面の正方形の一辺の長さは40cm以上となるようにする。また、燃料棒3の有効長から求めた実効的な臨界水位が90cmを越えるようにする。ここで、臨界水位とは、炉心4が臨界を達成したときの炉心タンク2内の水位である。
The
従って、臨界実験装置1では、炉心4に燃料棒3を容易に装荷および取り出しができ、核分裂反応の割合を高めて燃料棒から放出されるγ線を測定して、燃料棒3の特定の空間位置のγ線の放出割合から核分裂反応の割合を測定することができる。
Therefore, in the
なお、本発明の実施形態に係る実効遅発中性子割合の測定装置では、炉心体系の軸方向と横方向の洩れの割合の比を正確に得ることが必要となるため、一般的に、炉心体系は図2,3に例示されるような直方体形状であることが好ましい。但し、円柱形状であっても、適切な測定や計算によって軸方向と横方向(径方向)の洩れの割合の比を正確に得ることが可能であるため、軸方向と横方向の洩れの割合の比を正確に得ることができる限り炉心体系は円柱形状等の直方体以外の形状でもよい。 Note that, in the effective delayed neutron ratio measuring apparatus according to the embodiment of the present invention, it is necessary to accurately obtain the ratio of the ratio of leakage in the axial direction and the lateral direction of the core system. Is preferably a rectangular parallelepiped shape as illustrated in FIGS. However, even in the case of a cylindrical shape, it is possible to accurately obtain the ratio of the axial and lateral (radial) leakage ratio by appropriate measurement and calculation, so the axial and lateral leakage ratio. As long as the above ratio can be accurately obtained, the core system may have a shape other than a rectangular parallelepiped such as a cylindrical shape.
また、使用する燃料棒3は、二酸化ウラン(UO2)燃料棒が一般的ではあるが、プルトニウム(Pu)を含む燃料棒等、他の種類の燃料棒でも構わない。
The
[測定原理]
本発明の実施形態に係る実効遅発中性子割合の測定方法およびその測定装置における測定原理について、説明する。
[Measurement principle]
The measurement method of the effective delayed neutron ratio and the measurement principle in the measurement apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.
基礎となる理論は、原子炉の核分裂反応の秒単位での時間的変化を表した1点炉動特性方程式、その動特性方程式から導出される逆時間方程式、原子炉の臨界状態の条件を簡便に表現した修正1群拡散方程式である。以下、関連する理論、および数式を中心に説明する。
The basic theory is a simple one-point reactor dynamics equation representing the temporal change in nuclear fission reaction in seconds, the inverse time equation derived from the dynamic equation, and the critical condition of the reactor. The modified
(A)逆時間方程式
臨界状態の実験体系から開始して、核分裂反応を増加させるような操作を行い、核分裂反応(中性子束あるいは出力も同じ意味)が2倍の値になる時間(増倍時間:Doubling time)を測定する。この増倍時間から実験体系に加えられた反応度を求める。反応度を求めるために使用される方程式は逆時間方程式と呼ばれるもので、1点炉動特性方程式に基づいて式をラプラス変換することで得られる。遅発中性子が、例えば、第1群〜第6群の6グループ(群)に分けられている場合、反応度ρ($単位)は、下記式(1)で表される逆時間方程式を用いて計算できる。
(A) Inverse time equation Starting from a critical experimental system, an operation that increases the fission reaction is performed, and the fission reaction (neutron flux or output has the same meaning) is doubled (multiplication time) : Doubleing time). The reactivity added to the experimental system is obtained from this multiplication time. The equation used to determine the reactivity is called an inverse time equation, and can be obtained by Laplace transforming the equation based on the one-point furnace dynamic characteristic equation. For example, when the delayed neutrons are divided into six groups (groups) of the first group to the sixth group, the reactivity ρ ($ unit) uses an inverse time equation represented by the following formula (1). Can be calculated.
ここで重要なことは、式(1)で表される逆時間方程式(ここでは、上記例に合わせた6群形式の逆時間方程式を想定している)の計算で必要なものが実効遅発中性子割合の各群の割合(相対値)aiであり、簡便な手法で求めた値を使用したとしても、十分な精度の反応度ρ($単位)が計算できるという点である。すなわち、反応度を求めるために複雑な手法で精度良く求められる数値を使用することなく、十分な精度の反応度ρを得ることができる。 What is important here is the effective delay required for the calculation of the inverse time equation represented by the equation (1) (here, the inverse time equation of the 6-group format adapted to the above example is assumed). The neutron ratio is the ratio (relative value) a i of each group, and even if the value obtained by a simple technique is used, the degree of reactivity ρ ($ unit) can be calculated with sufficient accuracy. That is, a sufficiently accurate reactivity ρ can be obtained without using a numerical value that is accurately obtained by a complicated method for obtaining the reactivity.
このような簡便な手法で求めた値を使用することができるという利点は、式(1)で表される逆時間方程式に使用する群ごとの数値の一つである崩壊定数λiが実験体系には殆ど依存せず、常に一定の値となる点、および遅発中性子割合に関する数値が群ごとの相対値(すなわち6群の合計を1.00とする)であり、実験体系に対して変化する割合が小さい(実験体系にほとんど依存しない)、という特徴によるものである。 The advantage that the value obtained by such a simple method can be used is that the decay constant λ i, which is one of the numerical values for each group used in the inverse time equation represented by the equation (1), is an experimental system. Is a constant value, and the numerical value related to the delayed neutron ratio is a relative value for each group (that is, the total of 6 groups is set to 1.00). This is due to the fact that the proportion of the data to be transmitted is small (substantially does not depend on the experimental system).
従って、例えば、実効遅発中性子割合の各群の割合aiに広く知られているKeepinの値(235U、238U核種単独の値)をそのまま逆時間方程式(式(1))に代入して反応度(¢単位:1$の1/100の反応度)を計算しても、得られる反応度(¢)そのものの値は、ほとんど変わらない。また、実験体系において核分裂の割合を235Uの寄与が95%、238Uの寄与が5%と見積もることができれば、Keepinの測定値について235U、238Uの値をそれぞれ0.95、0.05の割合で積和をとれば十分である。なお、後述する反応度計による反応度を得る場合についても同様である。 Therefore, for example, the well-known value of Keepin (values of 235 U and 238 U nuclides alone) is directly substituted into the inverse time equation (formula (1)) for the ratio a i of each group of effective delayed neutron ratios. Thus, even when the reactivity (¢ unit: reactivity of 1/100 of 1 $) is calculated, the value of the obtained reactivity (¢) itself hardly changes. In addition, if it can be estimated that the fission rate is 95% for 235 U and 5% for 238 U in the experimental system, the values of 235 U and 238 U for the measured values of Keepin are 0.95,. It is sufficient to take the sum of products at the rate of 05. The same applies to the case of obtaining the reactivity with a reactivity meter described later.
(B)反応度計
臨界実験装置の中には実験体系に加えられた反応度を時間毎に数値として表示できる反応度計(Reactivity Meter)を備えるものがある。実効遅発中性子割合の測定を行う臨界実験装置が反応度計を備える場合、実験体系に加えられた反応度は、反応度計から直接得ることができる。
(B) Reactivity meter Some critical experiment apparatuses are equipped with a reactivity meter that can display the reactivity added to the experimental system as a numerical value every time. When the critical experimental device for measuring the effective delayed neutron ratio includes a reactivity meter, the reactivity added to the experimental system can be obtained directly from the reactivity meter.
反応度計では、主にIK(Inverse Kinetics)法(逆動特性法)と称される手法が用いられている。IK法の基礎となっている方程式は1点炉動特性方程式であり、中性子検出器の出力信号を入力として反応度を得ることができる。 In the reactivity meter, a technique called an IK (Inverse Kinetics) method (reverse motion characteristic method) is mainly used. The equation on which the IK method is based is a one-point reactor dynamic characteristic equation, and the reactivity can be obtained by using the output signal of the neutron detector as an input.
なお、IK法においても、実効遅発中性子割合に対する各群の実効遅発中性子割合の比(割合)が必要となるが、逆時間方程式と同様、簡便な手法で求めた値を使用すれば十分である。また、反応度計で求めることができる反応度は$単位である。 In the IK method, the ratio (ratio) of the effective delayed neutron ratio of each group to the effective delayed neutron ratio is required. However, as with the inverse time equation, it is sufficient to use a value obtained by a simple method. It is. Moreover, the reactivity which can be calculated | required with a reactivity meter is a $ unit.
(C)動特性パラメータ(6群の遅発中性子先行核の数値データ)
上述した逆時間方程式を解くことにより反応度を得る方法(水位差法)、および逆動特性法に基づいた反応度計の出力を反応度として得る方法(サンプル駆動法)は、どちらも1点炉動特性方程式を基礎としている。通常、1点炉動特性方程式で扱われる遅発中性子の先行核は崩壊して中性子を放出する時定数の値に基づき、6つのグループに分けて扱われることが多いため、遅発中性子のグループは第1群〜第6群の6グループ(群)に分けられている場合を説明している。動特性パラメータは、逆時間方程式にも反応度計にも必要となるが、炉心の構成によって変化する。
(C) Dynamic characteristic parameters (numerical data of delayed neutron precursor nuclei in group 6)
Both the method for obtaining the reactivity by solving the inverse time equation (water level difference method) and the method for obtaining the output of the reactivity meter based on the inverse dynamics method as the reactivity (sample driving method) are one point. It is based on the reactor dynamic characteristic equation. Usually, the early nuclei of delayed neutrons treated in the one-point reactor dynamics equation are often handled in six groups based on the value of the time constant that decays and releases neutrons. Is explaining the case of being divided into six groups (groups) of the first group to the sixth group. The dynamic characteristic parameters are required for both the inverse time equation and the reactivity meter, but vary depending on the core configuration.
(D)水位反応度係数
臨界実験装置に構成された炉心体系を臨界にしたのち、得られた臨界水位zから僅かに水位を上昇させれば核分裂反応(出力)が増加し始め、中性子検出器の信号をもとに増倍時間を測定し、逆時間方程式を使用する、または反応度計を利用すれば、炉心体系に加えられた反応度ρ($単位)を求めることができる。また、併せて、臨界水位zに対して増加させた水位Δzの値を、水位計を利用して正確に測定する。水位反応度係数は、z+Δz/2の高さにおいて、ρ/Δzとして計算することができる。
(D) Water level reactivity coefficient After making the core system configured in the critical experiment apparatus critical, if the water level is raised slightly from the critical water level z obtained, the fission reaction (output) starts to increase, and the neutron detector If the multiplication time is measured based on the above signal and the inverse time equation is used or the reactivity meter is used, the reactivity ρ ($ unit) applied to the core system can be obtained. At the same time, the value of the water level Δz increased with respect to the critical water level z is accurately measured using a water level meter. The water level reactivity coefficient can be calculated as ρ / Δz at a height of z + Δz / 2.
上記式(4)の特徴は、原子炉の中性子束に関してエネルギーによる差を考慮せずに、すなわち、中性子エネルギーを1つの群として扱う考え方に基づくものである。従って、上記式(4)の右辺に含まれるバックリングについても中性子束のエネルギーには依存せず、同じ値であるという仮定がなされている。本発明の実施形態においては、修正1群拡散方程式に関して軸方向の中性子束がコサイン(cosine)分布に従うと仮定して数値を処理する。 The characteristic of the above formula (4) is based on the concept of treating neutron energy as one group without considering the difference due to energy with respect to the neutron flux of the reactor. Therefore, it is assumed that the buckling included in the right side of the above formula (4) does not depend on the energy of the neutron flux and has the same value. In an embodiment of the present invention, numerical values are processed assuming that the axial neutron flux follows a cosine distribution with respect to the modified first group diffusion equation.
ここで、後述する臨界実験装置1を含めて一般的な臨界実験装置では、軸方向に関しては燃料棒の有効長位置に関してどの位置でも同じ炉心横断面を有していることが多く、均質とみなせるので、軸方向の中性子束分布はコサイン分布と考えてよい。この場合、炉心の軸方向(z軸方向)のバックリングBZ 2は、下記式(5)で表される。
Here, in a general critical experiment apparatus including a
さらに、今回の反応度測定では、臨界状態から測定を開始して、変化させる反応度はそれほど大きな値ではないものとする。すなわち、炉心に反応度変化がもたらされても中性子実効増倍率(keff)は常に1.00程度とみなせるものとする。これらの仮定を全て適用し、さらに、修正1群拡散方程式に基づけば、水位反応度係数は実効水位と外挿距離との和(実効水位+外挿距離)の3乗分の1として表せる。
Further, in this reactivity measurement, the measurement is started from the critical state, and the degree of reactivity to be changed is not so large. That is, the neutron effective multiplication factor (keff) is always considered to be about 1.00 even if the reactivity change is brought about in the core. Applying all of these assumptions, and based on the modified
(F)水位反応度係数の理論式
本発明で使用する水位反応度係数の理論式を導出するにあたり、(F−1)実験体系で修正1群拡散方程式が適用できること、(F−2)炉心軸方向分布がコサイン分布で近似できること、(F−3)測定試料が有る場合と無い場合における水位差が数センチメートル[cm]〜10センチメートル[cm]程度であること、を仮定する。
(F) Theoretical formula of the water level reactivity coefficient In deriving the theoretical formula of the water level reactivity coefficient used in the present invention, (F-1) that the modified
ここで、上記仮定(F−1)が十分成立するためには、臨界実験装置に構成した炉心体系が過度に小型ではないことが必要である。 Here, in order for the above assumption (F-1) to be sufficiently established, it is necessary that the core system configured in the critical experiment apparatus is not excessively small.
上記仮定(F−2)が十分成立するためには、臨界実験装置に構成した炉心の軸方向構成に関して均質な構成になっていること、すなわち、炉心の径方向の構成が軸方向位置で異ならないこと、簡単に言えば軸方向のどの位置でも径方向の構成が同じであることが重要である。もちろん、炉心軸方向の下部には燃料棒を挿入支持するための下部格子板等の構造物があり、上部には上部格子板や空気があるので上下端では完全に同じ構成にはなり得ないのではあるが、ここでいう炉心の軸方向構成に関して均質な構成になっていることは、厳密な意味ではなく、燃料棒の有効長範囲で軸方向に均質な構成であることを意味する。従って、燃料棒の有効長範囲で軸方向に均質な構成であることを満たしていれば十分である。 In order for the above assumption (F-2) to be fully established, the axial configuration of the core configured in the critical experiment apparatus has a homogeneous configuration, that is, the radial configuration of the core differs in the axial position. In short, it is important that the radial configuration is the same at any position in the axial direction. Of course, there are structures such as a lower grid plate for inserting and supporting fuel rods in the lower part in the core axis direction, and there is an upper grid plate and air in the upper part, so the upper and lower ends cannot be completely the same configuration. However, the homogenous configuration with respect to the axial configuration of the core mentioned here is not a strict meaning, but means that the configuration is homogeneous in the axial direction within the effective length range of the fuel rod. Therefore, it suffices to satisfy that the configuration is homogeneous in the axial direction within the effective length range of the fuel rod.
ここで、炉心体系の径方向断面の仮想的な中性子無限増倍率(Infinite neutron multiplication factor)をk∞、炉心体系の横方向(径方向)のバックリングを(通常、Br2と記載することが多いが、ここでは)A、炉心体系の移動面積(Migration area)をM2、炉心実効軸方向高さをz、軸方向外挿距離をδ、円周率をπとする。なお、これらの物理量について、炉心実効軸方向高さzは変化するが、その他の物理量は、本実験(期間)中において、一定となる(変化しない)ことを仮定する。 Here, a virtual neutron infinite multiplication factor (infinite neutron multiplication factor) in the radial section of the core system is denoted as k ∞ , and a lateral (radial) buckling in the core system (usually referred to as Br 2 ). In many cases, A), M 2 is the core area moving area (Migration area), z is the core effective axial height, δ is the axial extrapolation distance, and π is the circumference. For these physical quantities, it is assumed that the core effective axial height z changes, but other physical quantities remain constant (do not change) during this experiment (period).
上記仮定の下、軸方向中性子束分布がコサイン分布であることを仮定すれば、炉心体系の縦方向(軸方向)のバックリングBZ 2は、上述した式(5)で表される。また、炉心の中性子実効増倍率keffは、修正1群拡散理論では、下記式(6)で表される。 Under the above assumption, assuming that the axial neutron flux distribution is a cosine distribution, buckling B Z 2 in the longitudinal direction of the core system (axial direction) is expressed by the above equation (5). Further, the effective neutron multiplication factor keff of the core is expressed by the following formula (6) in the modified first group diffusion theory.
(G)実効遅発中性子割合(ベータ イフェクティブ:βeff)の計算方法
実効遅発中性子割合βeffは、水位反応度係数の測定値から求める。測定値から得られる水位z+Δzの値の水位反応度係数は、$単位(βeffで割った値)であるので、上記式(10)から下記式(11)で表される。下記式(11)を等式変形してβeffで解けば、下記式(12)の様になる。
(G) Method for calculating effective delayed neutron ratio (beta effective: βeff) The effective delayed neutron ratio βeff is obtained from the measured value of the water level reactivity coefficient. Since the water level reactivity coefficient of the value of water level z + Δz obtained from the measured value is $ units (value divided by βeff), it is expressed by the following formula (11) from the above formula (10). If equation (11) below is transformed and solved by βeff, equation (12) below is obtained.
[測定装置]
図4は、本発明の実施形態に係る実効遅発中性子割合の測定装置の一例である実効遅発中性子割合測定装置(以下、単に「測定装置」と称する。)30の構成を示すブロック図である。
[measuring device]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an effective delayed neutron ratio measuring apparatus (hereinafter simply referred to as “measuring apparatus”) 30 which is an example of an effective delayed neutron ratio measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. is there.
測定装置30は、例えば、コンピュータを測定装置30として機能させる測定プログラム50(図1)をインストールしたコンピュータによって実現することができる。すなわち、測定装置30は、例えば、ハードウェア資源であるコンピュータとソフト資源である測定プログラム50とが協働することによって実現することができる。
The measuring
測定装置30は、例えば、情報を入力する入力部31と、情報を出力する出力部32と、外部装置と情報の伝送を行う伝送部33と、演算処理を実行する演算部34と、情報の読み出し(リード)および書き込み(ライト)が可能な記憶領域を提供する記憶部35と、これらの処理部31〜35を制御する制御部36と、を備える。
The measuring
入力部31は、情報を入力する入力インターフェース(入力手段)としての機能を有し、例えば、キーボードやマウスなどの入力デバイスによって構成される。
The
出力部32は、出力インターフェース(出力手段)としての機能を有し、例えば、画像表示による出力を行う表示手段、印字による出力を行う印字手段、および音を出力する音声出力手段等、一般的な出力手段により構成される。
The
伝送部33は、外部機器との情報伝送機能を有する。測定装置30では、外部機器としての中性子検出器6(図1)および水位発信器8(図1)からの出力が伝送部33を介して測定装置30に入力される。
The
演算部34は、臨界実験装置1(図1)内で生じた中性子を検出する中性子検出器6の出力と炉心タンク2(図1)内の液位を測定する水位発信器8の出力とに基づいて、実効遅発中性子割合を測定するための演算を実行する。演算部34の詳細(図5)については、後述する。
The
記憶部35は、データの読み出し(リード)および書き込み(ライト)が可能な記憶領域を備え、当該記憶領域にデータを保持する機能を有する。記憶部35は、演算部34が実効遅発中性子割合を測定するための演算の実行に必要な情報が保持されており、演算実行時に必要に応じて読み出される。
The
測定装置30では、演算部34が実効遅発中性子割合を測定するための演算の実行に必要な情報として、例えば、測定プログラム50(図1)、および測定プログラム50を実行するために参照されるパラメータや計算式などの情報が記憶部35に保持されている。なお、炉心4の炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率を求めるプログラム(計算コード)を測定装置30で提供する場合には、当該プログラムについても記憶部35に保持されている。
In the
計算コードとしては、例えば、核データライブラリの共分散行列を利用して代表性因子(Representativity factor)を計算可能な計算コードと、臨界実験装置を3次元体系で輸送計算が可能な計算コードとを用いる。前者の計算コードとしては、例えば、米国の国立研究所で開発されたSCALEシステム等がある。後者の計算コードには、例えば、米国で開発されたDANTSYSシステム等がある。 As the calculation code, for example, a calculation code capable of calculating a representativeity factor (Representativeity factor) using a covariance matrix of a nuclear data library, and a calculation code capable of transporting a critical experiment apparatus in a three-dimensional system are provided. Use. As the former calculation code, for example, there is a SCALE system developed at a national laboratory in the United States. Examples of the latter calculation code include a DANTSYS system developed in the United States.
制御部36は、入力部31、出力部32、伝送部33、演算部34および記憶部35を制御する機能を有する。制御部36は、入力部31から情報が入力されると、入力される情報を受け取り、受け取った情報に基づき、処理実行に必要な処理部へ指令を出して制御する。
The
図5は、測定装置30における演算部34のより詳細な構成を示すブロック図である。
演算部34は、例えば、臨界水位取得部34aと、反応度取得部34bと、軸方向外挿距離取得部34cと、計算コード適用可否判定部34dと、無限増倍率取得部34eと、中性子洩れ比率取得部34fと、無限増倍率補正部34gと、移動面積取得部34hと、実効遅発中性子割合取得部34iとを備える。
FIG. 5 is a block diagram showing a more detailed configuration of the
The
臨界水位取得部34aは、炉心タンク2内の水位を得る機能を有する。臨界水位取得部34aは、臨界実験装置1(図1)の炉心4が臨界を達成したときの炉心タンク2内の水位である臨界水位zを液位発信器8からの信号を受信することで、臨界達成時の臨界水位zを取得する。また、臨界水位zから炉心タンク2内の水位を僅かに(Δz)上昇させた場合にも、液位発信器8からの信号を受信することで、当該上昇後の炉心タンク2内の水位z+Δzについて取得できる。
The critical water
反応度取得部34bは、臨界水位取得部34aが取得する臨界水位zから炉心タンク2内の水位を僅かに(Δz)上昇させてz+Δzとし、臨界実験装置1内での核分裂反応の結果生ずる中性子を検出する中性子検出器6からの出力に基づいて、当該水位の上昇により炉心4の炉心体系に加わった反応度ρを得る機能を有する。
The
より詳細に説明すれば、反応度取得部34bは、炉心4の炉心体系に加わった反応度ρを得るための機能として、中性子検出器6からの出力に基づき、中性子束が2倍となる増倍時間を測定する機能と、既知である核分裂性の物質の値(定数)を用いて、炉心4の炉心体系に整合する、予め所定数(例えば6群)にグループ分けされた遅発中性子のグループ毎に実効遅発中性子割合に対するグループ毎の実効遅発中性子割合の比を求める機能と、得られた増倍時間と実効遅発中性子割合に対するグループ毎の実効遅発中性子割合の比とを用いて、例えば、逆時間方程式を解く方法やIK法(逆動特性法)などの方法を用いて、反応度ρを算出する機能とを有している。
More specifically, the
反応度取得部34bは、反応度ρを算出する方法として、逆時間方程式を解く方法を採用する場合、得られた増倍時間と実効遅発中性子割合に対するグループ毎の実効遅発中性子割合の比と、上述した式(1)を用いて、反応度ρを算出して得る。
When the
また、反応度取得部34bは、反応度ρを算出する方法として、IK法(逆動特性法)を採用する場合、得られた増倍時間と実効遅発中性子割合に対するグループ毎の実効遅発中性子割合の比と、IK法の基礎となる1点炉動特性方程式とを用いて、反応度ρを算出して得る。
Further, when the
なお、臨界実験装置1(図1)が反応度計を備えている場合、反応度取得部34bは、反応度計の出力値を反応度ρとして取得してもよい。
In addition, when the critical experiment apparatus 1 (FIG. 1) includes a reactivity meter, the
軸方向外挿距離取得部34cは、臨界実験装置1(図1)の炉心軸方向核分裂率分布を得て、この得られた炉心軸方向核分裂率分布に基づいて軸方向の外挿距離δを求める機能を有する。臨界実験装置1(図1)の炉心軸方向核分裂率分布は、例えば、炉心4の中心の適切な位置の燃料棒3を抜き出し、この燃料棒3の軸方向に関して積分γ線測定などを実施することで得ることができる。また、軸方向の外挿距離δについては、得られた炉心軸方向核分裂率分布をコサイン曲線にフィッティング(計算処理)することで求めることができる。
The axial extrapolation
なお、炉心4の中心の適切な位置の燃料棒3とは、好ましくは、炉心4の炉心体系が19×19型のように一辺が奇数本で構成されている場合(図2)には、炉心4の中心に位置する燃料棒3、炉心4の炉心体系が28×28型のように一辺が偶数本で構成されている場合(図3)には、中心に近接する位置にある4本の燃料棒3のうちの何れかである。
It should be noted that the
計算コード適用可否判定部34dは、ユーザが選択した計算実行に使用する計算コードにより中性子実効増倍率を計算し、当該計算結果が設定される許容誤差範囲内にあるか否かを判定する。
The calculation code
計算コードにより計算される中性子実効増倍率keffは、臨界状態を計算しているので、物理的には、中性子実効増倍率keff=1となるはずであるが、核データライブラリや計算コードの計算手法に基づく誤差などの影響で必ずしも中性子実効増倍率keffは1にならない。そこで、予め理論値である1に対して許容誤差を設定しておく。 Since the neutron effective multiplication factor keff calculated by the calculation code is calculating the critical state, it should be physically neutron effective multiplication factor keff = 1, but the calculation method of the nuclear data library and calculation code The effective neutron multiplication factor keff is not necessarily 1 due to the influence of the error based on the above. Therefore, an allowable error is set in advance for the theoretical value of 1.
計算コード適用可否判定部34dは、中性子実効増倍率keffを計算した結果が、予め設定した許容誤差範囲内にある場合、選択した計算コードを臨界実験装置1(図1)の炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率を求めるために適用可と判定する一方、中性子実効増倍率keffを計算した結果が設定される許容誤差範囲内になかった場合、適用不可と判定する。
The calculation code
無限増倍率取得部34eは、適用可と判定された計算コードにより、臨界実験装置1(図1)の炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率k∞を求める。
The infinite multiplication
中性子洩れ比率取得部34fは、適用可と判定された計算コードにより、臨界実験装置1(図1)の炉心体系の横方向および軸方向の中性子洩れをそれぞれ計算し、当該計算結果から前記炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率を求める。
The neutron leakage
無限増倍率補正部34gは、無限増倍率取得部34eが用いた計算コードにより得られる中性子実効増倍率と1との差から認識される誤差を考慮して、無限増倍率取得部34eが求めた無限増倍率を補正する機能を有する。このように、測定装置30が無限増倍率補正部34gを備えているのは、無限増倍率取得部34eが算出して得る無限増倍率k∞の計算値に誤差が生じるおそれがあるためである。
The infinite multiplication
無限増倍率k∞の計算値に生じる誤差は、当該計算に用いる核データライブラリに含まれる誤差や不確かさに起因するものである。そこで、無限増倍率補正部34gは、核データライブラリに含まれる誤差や不確かさを考慮して無限増倍率の補正処理を行う(無限増倍率k∞の誤差補正の原理や具体的な処理内容については後述する)。
Error occurring in the calculation value of the infinite multiplication factor k ∞ is due to errors and uncertainty contained in the core data library used in the calculation. Therefore, the infinite multiplication
なお、無限増倍率補正部34gによる無限増倍率の補正がなされた補正無限増倍率を使用して実効遅発中性子割合を計算するか否(当該補正の無い無限増倍率取得部34eが求めた無限増倍率を使用して実効遅発中性子割合を計算するか)は、測定装置30の設定により択一的に決定される。例えば、無限増倍率補正を「入」とするか「切」とするかを切り替えて設定することによって、測定装置30は補正無限増倍率を使用して実効遅発中性子割合を計算するか否かを切り替えることができる。
Whether or not the effective delayed neutron ratio is calculated using the corrected infinite multiplication factor corrected by the infinite multiplication
移動面積取得部34hは、少なくとも、炉心4(図1)の平均的な移動面積を求める炉心体系の移動面積を第1の方法により算出して取得する機能(以下、「第1の移動面積演算機能」と称する。)を有する。また、移動面積取得部34hは、付随的な(任意的な)機能として、炉心4の平均的な移動面積を求める炉心体系の移動面積を第2の方法により算出して取得する機能(以下、「第2の移動面積演算機能」と称する。)と、第1の移動面積演算機能を用いて求められる第1の移動面積M1 2と第2の移動面積演算機能を用いて求められる第2の移動面積M2 2とを重み付け演算する機能とを有する。
The moving
第1の方法は、修正1群拡散理論から導出される数式に測定から得られる臨界水位等のパラメータを代入して、第1の移動面積M1 2を算出する方法である。第1の方法では、臨界水位取得部34aにより得られる臨界水位、軸方向外挿距離取得部34cにより得られる軸方向の外挿距離、無限増倍率取得部34eにより得られる燃料棒セルの無限増倍率(または無限増倍率補正部34gにより補正された補正無限増倍率)、中性子洩れ比率取得部34fにより得られる炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率に基づいて、第1の移動面積M1 2を算出する。
The first method, by substituting the parameters of the critical water level and the like obtained from measurement equations derived from the modified first group diffusion theory, a method of calculating a first transfer area M 1 2. In the first method, the critical water level obtained by the critical water
第2の方法は、信頼できる計算により、すなわち、事前に適用可と判定された計算コードも使用し、この計算コードで算出される実効遅発中性子割合(推定値)と、得られる臨界水位等のパラメータとを修正1群拡散理論から導出される数式に代入して、第2の移動面積M2 2を算出する方法である。第2の方法では、事前に適用可と判定された計算コードによって算出される実効遅発中性子割合(推定値)と、臨界水位取得部34aにより得られる臨界水位および水位の上昇分と、反応度取得部34bにより得られる反応度と、軸方向外挿距離取得部34cにより得られる軸方向の外挿距離と、無限増倍率取得部34eにより得られる炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率とに基づいて、第2の移動面積M2 2を算出する。
The second method is based on reliable calculation, that is, using a calculation code determined to be applicable in advance, the effective delayed neutron ratio (estimated value) calculated by this calculation code, the obtained critical water level, etc. by substituting in the formula is derived parameters and the corrected one group diffusion theory, a method for calculating a second transfer area M 2 2. In the second method, the effective delayed neutron ratio (estimated value) calculated by the calculation code determined to be applicable in advance, the critical water level obtained by the critical water
実効遅発中性子割合をあくまで臨界実験の測定値をできる限り利用する形で求めたい場合には、式(17)において、第2の移動面積M2 2を無視すれば良い。すなわち、第2の移動面積M2 2を求める際に生じると推定される誤差または適切な重みとして与えられるvがゼロである(v=0)として取り扱えば良い。 If to be obtained in the form of use as far as possible the measurement of only the critical experiment effective delayed neutron fraction, in formula (17) may be ignored second transfer area M 2 2. That is, it handled as v given as error or appropriate weights are estimated to occur at the time of obtaining the second transfer area M 2 2 is zero (v = 0).
なお、炉心4(図1)の平均的な移動面積M2を決定するために使用される前記式(15)および(16)の導出等のより詳細な理論については、平均的な移動面積M2を用いて実効遅発中性子割合を求める第2の実効遅発中性子割合算出工程(図11,12)を説明する中で説明する(後述する)。 For a more detailed theory such as the derivation of the equations (15) and (16) used to determine the average moving area M 2 of the core 4 (FIG. 1), the average moving area M The second effective delayed neutron ratio calculating step (FIGS. 11 and 12) for determining the effective delayed neutron ratio using 2 will be described (described later).
実効遅発中性子割合取得部34iは、炉心の炉心体系の実効遅発中性子割合と、臨界水位、水位の上昇分、反応度、軸方向の外挿距離、炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率、および炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率との関係から、少なくとも、炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率、水位の上昇分、反応度、軸方向の外挿距離、および炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率を得て、炉心の炉心体系の実効遅発中性子割合を求める。 The effective delayed neutron ratio acquisition unit 34i is configured to determine the effective delayed neutron ratio of the core system of the core, the critical water level, the rise in the water level, the reactivity, the extrapolation distance in the axial direction, and the infinite number of fuel rod cells representing the core system. From the relationship between the multiplication factor and the ratio of the lateral neutron leakage to the axial neutron leakage of the core system, at least the infinite multiplication factor of the fuel rod cell that represents the core system, the rise in water level, the reactivity, the axial direction Is obtained, and the ratio of the lateral neutron leakage to the axial neutron leakage of the core system is obtained to obtain the effective delayed neutron ratio of the core system of the core.
このようにして取得された実効遅発中性子割合βeffは、測定装置30の測定結果として、出力インターフェイスとしての出力部32に送られる。出力部32に送られた実効遅発中性子割合βeffは、例えば、ディスプレイ表示されるなど、視覚的な情報としてユーザに提供される。
The effective delayed neutron ratio βeff acquired in this way is sent to the
なお、図5に例示される演算部34は、臨界水位取得部34aと、反応度取得部34bと、軸方向外挿距離取得部34cと、計算コード適用可否判定部34dと、無限増倍率取得部34eと、中性子洩れ比率取得部34fと、無限増倍率補正部34gと、移動面積取得部34hと、実効遅発中性子割合取得部34iとを備える例であるが、必ずしもこの例に限定されない。
5 includes a critical water
演算部34は、少なくとも、臨界水位取得部34aと、反応度取得部34bと、軸方向外挿距離取得部34cと、無限増倍率取得部34eと、中性子洩れ比率取得部34fと、実効遅発中性子割合取得部34iとを備えていれば良い。すなわち、計算コード適用可否判定部34d、無限増倍率補正部34g、および移動面積取得部34hは、測定装置30にとって任意的な構成要素であり、演算部34に必ずしも備えられている必要はない。
The
例えば、演算部34が臨界水位取得部34a、反応度取得部34b、軸方向外挿距離取得部34c、無限増倍率取得部34e、中性子洩れ比率取得部34f、および実効遅発中性子割合取得部34iを備える例では、計算コード適用可否判定部34dが行う選択した計算コードの計算精度の合否判定は、測定装置30とは別の他の計算機によって実行される。
For example, the
測定装置30は、用意される複数の計算プログラムから当該計算プログラムが有する計算コードから計算精度が合格と判定された計算コードの選択を受け付け、実行する計算コードの選択を受け付けると、無限増倍率取得部34eが選択された1個の計算コードにより炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率を求める計算を開始し、無限増倍率を取得する。
The measuring
上述した測定装置30による実効遅発中性子割合βeffの測定は、計算による評価が必要であるが、今日の計算技術に基づけばさほど困難な計算はなくかつ誤差の少ない計算値によって求めることができる。また、測定自体にも特別な装置を必要としない点も有用である。
The measurement of the effective delayed neutron ratio βeff by the
[実効遅発中性子割合の測定方法]
続いて、実施形態に係る実効遅発中性子割合の測定方法について説明する。実施形態に係る実効遅発中性子割合の測定方法では、臨界実験装置1(図1)における実効遅発中性子割合を測定装置30により測定する。
[Measurement method of effective delayed neutron ratio]
Subsequently, a method for measuring the effective delayed neutron ratio according to the embodiment will be described. In the method for measuring the effective delayed neutron ratio according to the embodiment, the effective delayed neutron ratio in the critical experiment apparatus 1 (FIG. 1) is measured by the measuring
ここで、臨界実験装置1に配設される炉心4は、
(i)使用する燃料棒3の濃縮度は1種類とする
(ii)燃料棒3のピッチは一定とする
(iii)直方体体系であり、その横断面は正方形形状にする
の上記(i)〜(iii)の条件を満たしているものとする。
Here, the
(I) The enrichment of the
なお、実効遅発中性子割合の測定に際しては、炉心4の炉心構成が、縦および横の長さを十分にして横断面が小さ過ぎることがないように留意する。例えば、横断面として現れる正方形の一辺の長さは40cm以上となるように留意する。
In measuring the effective delayed neutron ratio, attention should be paid so that the core configuration of the
また、一辺に並べる燃料棒3の本数は、径方向断面において炉心4の中心に位置する燃料棒3を設定する必要性から一辺に並べる燃料棒3の本数が奇数である方が好ましい。但し、一辺に並べる燃料棒3の本数が偶数であっても、炉心4の中心に相当する燃料棒3を適切に設定すれば測定は可能である。
The number of
さらに、臨界実験装置1において、燃料棒3の有効長から求めた実効的な臨界水位が90cmを越えるように設定する。
Further, in the
図6は、測定装置30が実行する実効遅発中性子割合の測定する実効遅発中性子割合測定手順の処理フローを説明する説明図(フローチャート)である。なお、図6に示されるフローチャート中におけるサブルーチン(ステップS1,S2,S4,S5(詳細にはS5a,S5b))については、別図(図7〜図11)を参照し、別途詳細に説明する。
FIG. 6 is an explanatory diagram (flow chart) for explaining the processing flow of the effective delayed neutron ratio measurement procedure for measuring the effective delayed neutron ratio performed by the measuring
測定装置30は、実効遅発中性子割合測定手順(ステップS1〜ステップS5)の実行要求を受け付けると、実効遅発中性子割合測定手順を実行する(START)。実効遅発中性子割合測定手順は、実効遅発中性子割合の測定に必要なパラメータを取得するパラメータ取得工程(ステップS1,S2)と、必要に応じて(ステップS3でYESの場合に)実行される、パラメータ取得工程で取得される無限増倍率を補正する無限増倍率補正工程(ステップS4)と、実効遅発中性子割合算出工程(ステップS5)とを具備する。
Upon receiving an execution request for the effective delayed neutron ratio measurement procedure (steps S1 to S5), the
パラメータ取得工程(ステップS1,S2)は、臨界実験装置1(図1)による実験により得られる実験系のパラメータ(臨界水位、臨界水位からの水位上昇分、当該水位上昇により炉心体系に加わる反応度、および軸方向の外挿距離)を取得する工程(ステップS1)と、炉心体系の中性子実効増倍率を計算する計算プログラムを実行させることにより得られる計算系のパラメータ(炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率、および当該炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率)を取得する工程(ステップS2)を備える。 The parameter acquisition step (steps S1 and S2) includes experimental system parameters (critical water level, water level rise from the critical water level, reactivity added to the core system due to the water level rise) obtained by the experiment using the critical experiment apparatus 1 (FIG. 1). And an extrapolation distance in the axial direction) (step S1) and calculation system parameters (fuel rods representing the core system) obtained by executing a calculation program for calculating the neutron effective multiplication factor of the core system A step (step S2) of obtaining an infinite multiplication factor of the cell and a ratio of the lateral neutron leakage to the axial neutron leakage of the core system.
パラメータ取得工程(ステップS1,S2)では、測定装置30における演算部34が、実験系のパラメータと、計算系のパラメータとを取得する。演算部34が、実験系のパラメータと計算系のパラメータとを取得すると、無限増倍率補正工程(ステップS4)を実行するか否かについて実行要求の有無を確認する(ステップS3)。
In the parameter acquisition step (steps S1 and S2), the
演算部34は、無限増倍率補正工程の実行要求がある場合(ステップS3でYESの場合)には、無限増倍率補正工程を実行し、補正後の無限増倍率を記憶する(ステップS4)。その後、演算部34は、補正後の無限増倍率を用いて実効遅発中性子割合算出工程(ステップS5(S5a,S5b))を実行し、実効遅発中性子割合を算出する。実効遅発中性子割合が算出されると、当該算出結果が出力部32に与えられ、出力部32において、当該算出結果が実効遅発中性子割合の測定結果として出力される。
If there is a request to execute the infinite multiplication factor correction process (YES in step S3), the
演算部34は、実効遅発中性子割合算出工程(ステップS5)が完了し、実効遅発中性子割合の算出結果、すなわち、実効遅発中性子割合の測定結果が得られると、実効遅発中性子割合測定手順(ステップS1〜ステップS5)を終了する(END)。
When the calculation process of the effective delayed neutron ratio (step S5) is completed and the calculation result of the effective delayed neutron ratio, that is, the measurement result of the effective delayed neutron ratio is obtained, the
一方、ステップS3において、無限増倍率補正工程の実行要求がない場合(ステップS3でNOの場合)には、ステップS2で取得された無限増倍率が実効遅発中性子割合を算出する際に使用される。その後、実効遅発中性子割合測定手順は、ステップS5(S5a,S5b)に進み、実効遅発中性子割合算出工程が実行される。 On the other hand, in step S3, when there is no execution request for the infinite multiplication factor correction process (NO in step S3), the infinite multiplication factor obtained in step S2 is used when calculating the effective delayed neutron ratio. The Thereafter, the effective delayed neutron ratio measurement procedure proceeds to step S5 (S5a, S5b), and the effective delayed neutron ratio calculation step is executed.
なお、図6に例示される実効遅発中性子割合測定手順では、パラメータ取得工程(ステップS1,S2)において、実験系パラメータ取得工程(ステップS1)後に計算系パラメータ取得工程(ステップS2)が実行されているが、実験系パラメータ取得工程の全処理ステップの完了を待たずに計算系パラメータ取得工程が開始されても良い。計算系パラメータ取得工程は、実験系パラメータ取得工程において臨界水位が取得された(ステップS11:図7)後であれば、その他の実験系パラメータが未取得であっても、計算系パラメータ取得工程を開始することができる。 In the effective delayed neutron ratio measurement procedure illustrated in FIG. 6, in the parameter acquisition step (steps S1 and S2), the calculation system parameter acquisition step (step S2) is executed after the experimental system parameter acquisition step (step S1). However, the calculation system parameter acquisition process may be started without waiting for completion of all the processing steps of the experimental system parameter acquisition process. The calculation system parameter acquisition step is performed after the critical water level is acquired in the experimental system parameter acquisition step (step S11: FIG. 7), even if other experimental system parameters are not acquired. Can start.
図7は、実験系のパラメータを取得する実験系パラメータ取得工程(ステップS1:図6)の処理フローを示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing a processing flow of an experimental system parameter acquisition step (step S1: FIG. 6) for acquiring experimental system parameters.
実験系パラメータ取得工程(ステップS11〜ステップS14:図7)は、測定装置30が実験系パラメータとして、臨界水位z、臨界水位からの水位上昇分Δz、当該水位上昇により炉心体系に加わる反応度ρ、および軸方向の外挿距離δのパラメータを取得する工程である。
In the experimental system parameter acquisition step (steps S11 to S14: FIG. 7), the
実験系パラメータ取得工程は、臨界水位zを取得する臨界水位取得ステップ(ステップS11)と、臨界水位からの水位上昇分Δzを取得する水位上昇分取得ステップ(ステップS12)と、反応度ρを取得する反応度取得ステップ(ステップS13)と、外挿距離δを取得する外挿距離取得ステップ(ステップS14)とを備える。 The experimental system parameter acquisition step includes a critical water level acquisition step (step S11) for acquiring a critical water level z, a water level increase acquisition step (step S12) for acquiring a water level increase Δz from the critical water level, and a reactivity ρ. A reactivity acquisition step (step S13), and an extrapolation distance acquisition step (step S14) for acquiring the extrapolation distance δ.
臨界水位z、臨界水位からの水位上昇分Δz、当該水位上昇により炉心体系に加わる反応度ρ、および軸方向の外挿距離δを含む実験系パラメータは、液位発信器8(図1)等の機器から自動的に、ユーザが入力部31(図4)を操作することによって手動的に、またはこれらの両方によって、測定装置30(図1,4)へ与えられる。 Experimental system parameters including critical water level z, water level rise Δz from critical water level, reactivity ρ applied to the core system due to the water level rise, and axial extrapolation distance δ are liquid level transmitter 8 (FIG. 1), etc. The measurement device 30 (FIGS. 1 and 4) is automatically supplied from the device of FIG. 4 manually by the user operating the input unit 31 (FIG. 4) or both of them.
続いて、実験系パラメータを取得するために行われる臨界実験装置1(図1)による臨界実験について説明する。なお、臨界実験に先立ち、測定目的とする炉心4を備える臨界実験装置1が準備されているものとする。
Next, a critical experiment by the critical experiment apparatus 1 (FIG. 1) performed to acquire experimental system parameters will be described. Prior to the critical experiment, it is assumed that the critical
(1)臨界水位zの測定
臨界実験装置1を臨界状態にする。臨界状態にある炉心タンク2の水位を臨界水位zとする。臨界水位zとは、臨界水位を燃料棒3の燃料ペレットの下端位置を原点(ゼロ)として換算した測定水位を意味し、いわゆる実効臨界水位と呼ばれる値である。臨界実験装置1には、液位発信器8が設けられており、臨界水位zは液位発信器8から発信される信号から取得することができる。
(1) Measurement of critical water level z The
(2)反応度ρの取得
臨界実験装置1を臨界状態にしたら、この臨界水位zから10〜20[mm]程、炉心タンク2の水位を上昇させる。炉心タンク2の水位を上昇させれば核分裂反応が増加し、中性子検出器6の指示値が増加する。この増加割合を調べ、指示値が2倍になる時間(増倍時間)を記録(取得)する。また、上昇させた水位幅Δz(または上昇後の水位z+Δz)を記録する。炉心タンク2の水位については、液位発信器8から発信される信号から取得することができる。なお、上昇させる水位幅Δzは、予め簡便な計算、または実験上の経験や確認に基づき、増倍時間が60秒〜100秒程度になるように調節する。
(2) Acquisition of Reactivity ρ When the
続いて、増倍時間を記録した後は、この増倍時間から臨界実験装置に加わった反応度ρを取得する。反応度ρを取得する方法としては、上述した方法(例えば、反応度計の出力、逆動特性法による計算、または逆時間方程式(式(1))を解く)などがある。 Subsequently, after recording the multiplication time, the reactivity ρ applied to the critical experiment apparatus is acquired from the multiplication time. Examples of the method for obtaining the reactivity ρ include the above-described methods (for example, the output of the reactivity meter, the calculation by the inverse dynamic characteristic method, or the inverse time equation (formula (1)) is solved).
(3)外挿距離δの取得
外挿距離δの決定は、炉心体系の中央に位置している燃料棒3の軸方向核分裂分布(出力分布)測定から求める。
(3) Acquisition of extrapolation distance δ The extrapolation distance δ is determined by measuring the axial fission distribution (power distribution) of the
臨界実験装置1において、炉心4を臨界状態にした後、核分裂反応(出力)を増加させ、その後、目的とする(炉心中心部に位置する)燃料棒3を取り出して積分γ線測定を行うことによって、当該燃料棒3の軸方向核分裂率分布(出力分布)を求める。
In the
なお、積分γ線測定の代わりに、計算により理論的に目的とする燃料棒3の軸方向核分裂率分布(出力分布)を算出する(求める)方法を採用することもできる。これは、現在の原子炉計算コードで使用されている計算理論、計算値の品質から、均質性の高いこのような直方体体系の臨界実験においては、非常に高い精度でそれぞれを規格化した後の計算値と測定値は一致するためである。
Instead of the integral γ-ray measurement, a method of calculating (determining) the axial fission rate distribution (output distribution) of the
上記計算に使用できる計算コードには、例えば、拡散理論に基づく計算コード、乱数を使用して積分型のボルツマン(Boltzmann)輸送方程式を解く連続エネルギー汎用モンテカルロコード、輸送計算コードなどがあるが、より高い品質の計算値を得るためには、拡散理論に基づく計算コードよりも輸送計算コードを使用することが望ましい。3次元輸送計算コードとしては、例えばDANTSYSシステムがある。 The calculation codes that can be used for the above calculation include, for example, a calculation code based on diffusion theory, a continuous energy general purpose Monte Carlo code that solves an integral Boltzmann transport equation using random numbers, a transport calculation code, and the like. In order to obtain a high quality calculation value, it is desirable to use a transport calculation code rather than a calculation code based on diffusion theory. An example of the three-dimensional transport calculation code is a DANTSYS system.
また、連続エネルギー汎用モンテカルロコードを使用する場合、計算体系について幾何学的に非常に正確に取り扱えて、近似の精度が極めて高いという利点があるものの、最終的な計算精度は計算に要した時間によって決まる点に注意する必要がある。 In addition, when using the continuous energy general-purpose Monte Carlo code, the calculation system can be handled geometrically very accurately and the approximation accuracy is extremely high, but the final calculation accuracy depends on the time required for the calculation. It is necessary to note that it is determined.
続いて、計算コードを利用して外挿距離δを算出する場合の一例として、決定論に基づく多群エネルギー3次元輸送計算コードの使用を想定した場合の例について説明する。 Subsequently, as an example of calculating the extrapolation distance δ using a calculation code, an example in which use of a multi-group energy three-dimensional transport calculation code based on determinism is assumed will be described.
臨界実験(あるいは計算)で得られた軸方向核分裂率(出力)分布を規格化し、燃料棒の上端、あるいは下端に近い位置の測定値を除き、最も値の大きい位置を含む複数点数の測定値を、適切なコンピュータプログラム(市販のアプリケーションでも良い)によって、下記式(19)で表されるコサイン曲線にフィッティング(計算処理)する。 Normalize the axial fission rate (output) distribution obtained in the criticality experiment (or calculation), and measure the number of points including the position with the largest value, excluding the measurement value near the top or bottom of the fuel rod. Is fitted (calculated) into a cosine curve represented by the following formula (19) by an appropriate computer program (may be a commercially available application).
なお、外挿距離δは、臨界実験装置1(図1)に固有の値であって、臨界実験装置1に構成した炉心4の個々の炉心体系に対する依存性が小さいことが経験的に分かっているので、別の実験で信頼性の高い外挿距離δの値が得られている場合には、その値を利用しても良い。
The extrapolation distance δ is a value inherent to the critical experiment apparatus 1 (FIG. 1), and it is empirically understood that the dependence on the individual core system of the
このようにして、測定装置30が、臨界水位z、臨界水位からの水位上昇分Δz、当該水位上昇により炉心体系に加わる反応度ρ、および軸方向の外挿距離δを含む実験系パラメータを取得すると、実験系パラメータ取得工程(ステップS11〜ステップS14)は完了する。実験系パラメータ取得工程が完了すると、メインルーチンとしての実効遅発中性子割合測定手順(図6)へ戻り、実験系パラメータ取得工程(ステップS1:図6)に続く計算系パラメータ取得工程(ステップS2:図6)が実行される(RETURN)。
In this way, the measuring
図8は、計算系のパラメータを取得する計算系パラメータ取得工程(ステップS2:図6)の処理フローを示すフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart showing a processing flow of a calculation system parameter acquisition step (step S2: FIG. 6) for acquiring a calculation system parameter.
計算系パラメータ取得工程(ステップS21〜ステップS28)は、測定装置30が計算系パラメータとして、炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率k∞、および当該炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率aのパラメータを取得する工程である。
In the calculation system parameter acquisition step (steps S21 to S28), the
計算系パラメータ取得工程は、計算コード適用可否判定部34dが、計算パラメータを算出するために使用する計算手法および計算コードが所望の計算精度を保証できる(誤差が許容範囲内にある)かを判定するステップ(ステップS21〜ステップS26)と、計算精度を保証できる計算手法および計算コードを用いて、無限増倍率取得部34eが無限増倍率k∞を取得するためのステップ(ステップS27)と、中性子洩れ比率取得部34fが中性子洩れ比率aを取得するためのステップ(ステップS27〜ステップS28)とを備える。
In the calculation system parameter acquisition step, the calculation code
計算精度を保証できるかを判定するステップ(ステップS21〜ステップS26)では、まず、計算コード適用可否判定部34dが、臨界実験装置1(図1)における炉心4の炉心体系の幾何学形状、原子数密度、および臨界水位zを取得する(ステップS21)。一方、計算コード適用可否判定部34d算出する中性子実効増倍率keffの算出結果に対する許容誤差(判定用の閾値)に対する許容誤差を設定する(ステップS22)。
In the step of determining whether or not the calculation accuracy can be guaranteed (steps S21 to S26), first, the calculation code
続いて、計算コード適用可否判定部34dは、無限増倍率k∞を取得するために使用する計算手法および計算コードの選択を受け付け、無限増倍率k∞を取得するために使用する計算手法および計算コードを仮選定する(ステップS23)。
Subsequently, the calculation code
続いて、計算コード適用可否判定部34dは、仮選定した計算手法および計算コードを用いて、中性子実効増倍率keffを計算し、算出結果としての中性子実効増倍率keffを得る(ステップS24)。続いて、計算コード適用可否判定部34dは、得られた中性子実効増倍率keffから1を引いた値の絶対値である|keff−1|と予め設定された判定用の閾値とを比べ、比べた結果が当該閾値以下であるかを判定する(ステップS25)。
Subsequently, the calculation code
|keff−1|≦閾値を満たすか否かを判断するのは、得られる計算結果に生じている誤差が許容誤差を超えているか否かを判断するためである。より詳細に説明すれば、臨界状態を計算しているので、本来、中性子実効増倍率keffは物理的には1に等しくなるはずであるが、核データライブラリ、計算コードの計算手法に基づく誤差によって、実際には理論値(中性子実効増倍率keff=1)からずれが生じる。この誤差があまりにも大きい場合には、計算精度が保証できないといえるので、計算系パラメータ取得工程では、理論値(中性子実効増倍率keff=1)からのずれ量、すなわち、|keff−1|を計算することで、核データライブラリ、計算コードの計算手法に基づく誤差を判断し、その誤差が許容範囲か否かを閾値と比べることで判断している。 The reason for determining whether or not | keff-1 | ≦ threshold is satisfied is to determine whether or not an error occurring in the obtained calculation result exceeds an allowable error. More specifically, since the critical state is calculated, the effective neutron multiplication factor keff should be physically equal to 1, but due to errors based on the calculation method of the nuclear data library and calculation code. Actually, there is a deviation from the theoretical value (neutron effective multiplication factor keff = 1). If this error is too large, it can be said that the calculation accuracy cannot be guaranteed. Therefore, in the calculation system parameter acquisition step, the deviation from the theoretical value (neutron effective multiplication factor keff = 1), that is, | keff-1 | By calculating, an error based on the calculation method of the nuclear data library and calculation code is determined, and whether the error is within an allowable range is determined by comparing with a threshold value.
ステップS25において、|keff−1|≦閾値を満たす場合、すなわち、中性子実効増倍率keffから1を引いた値の絶対値が予め設定された判定用の閾値以下となる場合(ステップS25でYESの場合)、ステップS23で仮選定した計算手法および計算コードを用いれば所望の計算精度を保証できると判断し、ステップS23で仮選定した計算手法および計算コードを採用することを本決定する(ステップS26)。 In step S25, if | keff-1 | ≦ threshold is satisfied, that is, if the absolute value of the value obtained by subtracting 1 from the neutron effective multiplication factor keff is equal to or less than a predetermined threshold for determination (YES in step S25) ), It is determined that the desired calculation accuracy can be guaranteed if the calculation method and calculation code provisionally selected in step S23 are used, and it is determined to adopt the calculation method and calculation code temporarily selected in step S23 (step S26). ).
続くステップS27では、無限増倍率取得部34eが所望の計算精度を保証できると判断された計算手法、計算コード、および核データライブラリとを用いて無限増倍率k∞を計算して取得する一方、中性子洩れ比率取得部34fが、中性子炉心体系の横方向の洩れ(横方向洩れ値)と軸方向の洩れ(軸方向洩れ値)とを計算して取得する。
In the subsequent step S27, the infinite multiplication
続くステップS28では、中性子洩れ比率取得部34fが、ステップS27で取得した横方向洩れ値と軸方向洩れ値とを用いて中性子洩れ比率aを計算する。
In subsequent step S28, the neutron leakage
このようにして、測定装置30が、炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率k∞、および当該炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率aを含む計算系パラメータを取得すると、計算系パラメータ取得工程(ステップS21〜ステップS28)は完了する。計算系パラメータ取得工程が完了すると、メインルーチンとしての実効遅発中性子割合測定手順(図6)へ戻り、計算系パラメータ取得工程(ステップS2:図6)に続くステップS3(図6)が実行される(RETURN)。
In this way, the measuring
一方、ステップS25で|keff−1|≦閾値を満たさない場合、すなわち、中性子実効増倍率keffから1を引いた値の絶対値が予め設定された判定用の閾値を超える場合(ステップS25でNOの場合)、計算コード適用可否判定部34dはステップS23で仮選定した計算手法および計算コードでは所望の計算精度を保証できないと判断し、再度、計算手法および計算コードの選択を受け付ける。計算系パラメータ取得工程の処理フローで説明すれば、ステップS25からステップS23へ戻り、ステップS23以降の処理ステップが実行される。
On the other hand, if | keff-1 | ≦ threshold is not satisfied in step S25, that is, if the absolute value of the value obtained by subtracting 1 from the effective neutron multiplication factor keff exceeds a predetermined threshold for determination (NO in step S25). In this case, the calculation code
なお、計算系パラメータ取得工程において、計算精度を保証できるかを判断するステップ(ステップS21〜ステップS26)が実行されているが、事前に計算精度を保証できるかについて判断結果が得られている等、ユーザが所望する計算精度を保証できるとの確信が得られている様な場合については、ステップS21〜ステップS26を省略してもよい。 Note that, in the calculation system parameter acquisition step, steps (steps S21 to S26) for determining whether the calculation accuracy can be guaranteed are executed, but a determination result is obtained as to whether the calculation accuracy can be guaranteed in advance. In cases where the user can be assured that the calculation accuracy desired by the user can be guaranteed, steps S21 to S26 may be omitted.
また、ステップS27において、無限増倍率取得部34eおよび中性子洩れ比率取得部34fが使用する計算手法および計算コードは、必ずしも同じ計算手法および計算コードである必要はなく、所望の計算精度を保証できると判断された計算手法および計算コードであれば、それぞれが別の計算手法および計算コードでも構わない。
In step S27, the calculation method and calculation code used by the infinite multiplication
図9は、無限増倍率を補正する無限増倍率補正工程(ステップS4:図6)の処理フローを示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing a processing flow of the infinite multiplication factor correction step (step S4: FIG. 6) for correcting the infinite multiplication factor.
無限増倍率補正工程(ステップS41〜ステップS48)は、測定装置30が計算で得られる無限増倍率k∞に生じ得る誤差を補正する工程であり、無限増倍率k∞の誤差補正をユーザが希望する場合(ステップS3:図6)に実行される。
Infinite multiplication factor correcting step (step S41~ step S48) is a step of correcting
無限増倍率補正工程の処理ステップを説明するに先立ち、本工程で実行される無限増倍率k∞の誤差補正の原理について説明する。 Before describing the processing steps of the infinite multiplication factor correction process, a description will be given of the principle of error correction of the infinite multiplication factor k ∞ executed in this step.
目的とする製品等の設計値(=性能を示す数値)について注目している計算入力パラメータに関する感度係数が定義でき、当該計算入力パラメータが複数個あるためにそれぞれのパラメータについて感度係数が得られる場合、複数個の計算入力パラメータのそれぞれの感度係数を成分とする感度係数ベクトルが定義できる。 A sensitivity coefficient can be defined for a calculation input parameter that is focused on the design value (= numerical value indicating performance) of the target product, etc., and there are multiple calculation input parameters, so a sensitivity coefficient can be obtained for each parameter. A sensitivity coefficient vector having the sensitivity coefficients of the plurality of calculation input parameters as components can be defined.
また、模擬実験が目的とする製品や施設の設計値について、計算シミュレーション上でどれだけ類似しているかを示す指標として、代表性因子(もしくは模擬性評価因子)RFを定義できる。 Also, a representative factor (or simulation evaluation factor) RF can be defined as an index indicating how similar the design value of the product or facility intended for the simulation experiment is on the calculation simulation.
ここで、着目する物理量(反応度など)の計算入力パラメータ(核断面積など)について、目的とする製品や施設についての感度係数ベクトルSR、模擬実験体系についての感度係数ベクトルSE、計算入力パラメータの不確かさを表す共分散(誤差)行列Wとすれば、代表性因子RFは下記式(20)で表される。なお、感度係数ベクトルSの添え字であるR,Eは、それぞれ、目的とする燃料棒セルおよび模擬実験体系を示している。また、行列の右上の文字Tは転置(転置行列)を表している。 Here, with respect to calculation input parameters (such as nuclear cross section) of a physical quantity of interest (such as reactivity), a sensitivity coefficient vector S R for a target product or facility, a sensitivity coefficient vector S E for a simulation experiment system, and a calculation input If the covariance (error) matrix W representing the uncertainty of the parameter is used, the representative factor RF is expressed by the following equation (20). Note that R and E, which are subscripts of the sensitivity coefficient vector S, indicate a target fuel rod cell and a simulation experiment system, respectively. The letter T at the upper right of the matrix represents transposition (transpose matrix).
代表性因子(もしくは模擬性評価因子)RFの絶対値が十分大きい(1.0に近い)模擬実験(臨界実験)を1ケース選択する。本実施形態では、模擬実験も目的体系も明確であり、模擬実験は臨界実験装置1(図1)に構成される炉心4の炉心体系であり、目的体系は炉心4の炉心体系の燃料棒セル(使用した燃料棒3を燃料棒ピッチを1辺とする正方格子状の中心に位置させた2次元体系)である。
One case is selected for a simulation experiment (critical experiment) in which the absolute value of the representative factor (or simulation evaluation factor) RF is sufficiently large (close to 1.0). In this embodiment, both the simulation experiment and the objective system are clear. The simulation experiment is the core system of the
続いて、修正因子CF(Correction Factor:CF)について説明する。感度係数ベクトルSEを感度係数ベクトルSRの方向へ射影した長さは、acosθとなるので、感度係数ベクトルSRの方向に揃えたときのベクトルSRの長さとの比を模擬実験体系での誤差の現れ方を目的とする製品または施設での誤差の現れ方の補正因子CFと考えれば、補正因子CFは、下記式(25)で示される。 Next, a correction factor CF (Correction Factor: CF) will be described. The length obtained by projecting the sensitivity coefficient vector S E in the direction of the sensitivity coefficient vector S R, since the kcos, the ratio of the length of the vector S R when aligned in the direction of the sensitivity coefficient vector S R in simulation system Assuming that the error appears as a correction factor CF of how the error appears in a product or facility, the correction factor CF is expressed by the following equation (25).
選択した臨界実験の核特性Rは臨界固有値(中性子実効増倍率)である。臨界実験を目的とする製品(燃料集合体等)の反応度ρを計算する同じ手法(同じ核データライブラリ、かつ同じ計算コード)で計算して中性子実効増倍率の計算値keffを得る。臨界実験では、臨界固有値は物理的に1.000であるので、この計算値keffに含まれる相対誤差は、(keff−1)となる。 The nuclear characteristic R of the selected critical experiment is the critical eigenvalue (neutron effective multiplication factor). The calculated value keff of the neutron effective multiplication factor is obtained by the same method (the same nuclear data library and the same calculation code) for calculating the reactivity ρ of the product (fuel assembly etc.) intended for the criticality experiment. In the critical experiment, since the critical eigenvalue is physically 1.000, the relative error included in the calculated value keff is (keff-1).
臨界実験の測定値と計算値の相対誤差(keff−1)をベースに、計算手法に起因する相対誤差、臨界実験の測定値の相対誤差を除いて、または以下に示す考え方に従って計算入力パラメータの誤差に起因する相対誤差EPを評価する。 Based on the relative error (keff-1) between the measured value and the calculated value of the critical experiment, excluding the relative error caused by the calculation method, the relative error of the measured value of the critical experiment, or according to the concept shown below, The relative error E P caused by the error is evaluated.
ここで、相対誤差EPを評価する考え方について説明する。相対誤差EPの評価に際しては、「使用した計算モデルは着目している物理量を計算することに際して、十分な精度を持ち、使用した計算モデルに特徴付けられる計算誤差を生じないこと」(以下、「条件1」と称する。)および「実験に関しての測定誤差が十分に小さいこと」の二条件を満足することが必要である。
Here, the concept of evaluating the relative error E P will be described. In the assessment of the relative error E P, "when it is computed model used for calculating the physical quantity of interest, has a sufficient accuracy, it does not cause a calculation error that is characterized in the calculation model used" (hereinafter, It is necessary to satisfy the following two conditions: “
条件1に関しては、例えば、原子力分野では、核物質を時に非常に小さな体系に装荷するが、そのような体系を拡散計算やエネルギー群を少数群で扱った簡易的な核データライブラリで計算すれば、計算モデルの品質が十分でないために計算誤差が生ずる。そのような誤差を避けるために十分詳細な計算手法を用いるべきである。例えば、連続エネルギーライブラリを使用した、汎用モンテカルロ計算などが適切である。
Regarding
連続エネルギーライブラリを使用した、汎用モンテカルロ計算などを用いる場合も幾何学形状の記述に関する誤差を避けるために体系や製品の幾何学的記述は十分に詳細にすべきであり、また、統計誤差が十分に小さくなるように留意すべきである。なお、数値計算自体の誤差は無視できるレベルのものとする。 Even when using general-purpose Monte Carlo calculations using a continuous energy library, the geometric descriptions of systems and products should be sufficiently detailed to avoid errors related to the description of geometric shapes, and statistical errors are sufficient. Care should be taken to make it smaller. It should be noted that the error in the numerical calculation itself is of a negligible level.
なお、数値計算に関してモンテカルロ計算を適用した場合に生ずる統計誤差および実験の測定誤差について、どちらもどんな場合でも系統性がある系統誤差ではなくて、場合によって正負の値がばらつくランダム誤差に分類されると考える。従って、これらの測定誤差については「不確かさ」として扱うものとし、計算入力パラメータの誤差に起因する相対誤差EPの評価に直接関係しないものとする。 Note that statistical errors and experimental measurement errors that occur when Monte Carlo calculations are applied to numerical calculations are not systematic errors with systematicity in any case, but are classified as random errors that vary in positive and negative values depending on the case. I think. Therefore, these measurement errors are treated as “uncertainty” and are not directly related to the evaluation of the relative error E P caused by the error of the calculation input parameter.
このようにして、模擬実験を実施し、着目する物理量に関して測定値と計算値から得られた計算入力パラメータの誤差に起因する相対誤差EPとすれば、目的とする製品または施設の設計計算値についての、計算入力パラメータの誤差に起因する相対誤差ERPは前述した式(14)、すなわち、
ERP=EP×(SR TWSR)/(SE TWSR) …(14)
で表される。
In this way, if the simulation is performed and the relative error E P caused by the error of the calculated input parameter obtained from the measured value and the calculated value with respect to the physical quantity of interest is taken as the design calculated value of the target product or facility for the relative error ER P due to errors in the calculation input parameters the aforementioned equations (14), i.e.,
ER P = E P × (S R T WS R) / (S E T WS R) ... (14)
It is represented by
ここで注目すべき点は、計算入力パラメータの誤差に起因する相対誤差EPの値は正負が定まって与えられ、かつ補正因子CFも正負の値が定まって与えられるので、目的とする製品または施設の設計計算値についての、計算入力パラメータの誤差に起因する相対誤差計算入力パラメータの誤差に起因する相対誤差ERPは自動的に正負が定まって計算される点である。上記計算は、例えば、米国の国立研究所で開発されたSCALEシステム等を適用して行うことができる。 The point to be noted here is that the value of the relative error E P caused by the error of the calculation input parameter is given with positive and negative values, and the correction factor CF is also given with positive and negative values. for design calculation value of the facility, the relative error ER P due to the error of the relative error calculation input parameter due to errors in the calculation input parameter is a point to be calculated automatically definite positive and negative. The above calculation can be performed by applying, for example, a SCALE system developed at a national laboratory in the United States.
なお、共分散(誤差)行列Wは、原理的にはシミュレーションに用いる入力の全てについて定義されるものであるが、その評価が非常に困難である場合は共分散(誤差)行列Wを単位行列として取り扱っても良い。 The covariance (error) matrix W is defined in principle for all the inputs used in the simulation, but when the evaluation is very difficult, the covariance (error) matrix W is changed to a unit matrix. May be handled as
このような無限増倍率k∞の誤差補正の原理を適用して実行される無限増倍率補正工程(ステップS41〜ステップS48:図9)では、まず、無限増倍率補正部34gが、適切な計算コードで炉心体系の中性子実効増倍率keff、核データライブラリの感度係数ベクトルSEを導出し、記憶部35等の無限増倍率補正部34gが読み出し可能な記憶領域に記憶する(ステップS41)。
Infinite multiplication factor correction step performed by applying the principle of error correction of such infinite multiplication factor k ∞: (Step S41~ step S48 9), firstly, the infinite multiplication
続いて、無限増倍率補正部34gは、ステップS41で使用した計算コードで炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率k∞を導出し、記憶部35等に記憶する(ステップS42)。
Subsequently, the infinite multiplication
続いて、無限増倍率補正部34gは、ステップS42で導出した無限増倍率k∞の感度係数ベクトルSRを導出し、記憶部35等に記憶する(ステップS43)。
Subsequently, the infinite multiplication
続いて、無限増倍率補正部34gは、核データライブラリの共分散誤差行列Wを選定し(ステップS44)、上記式(26)で表される補正因子CF(=SR TWSR/SE TWSR)を算出し、記憶部35等に記憶する(ステップS45)。
Subsequently, the infinite multiplication
続いて、無限増倍率補正部34gは、中性子実効増倍率の計算値keffに含まれる相対誤差に相当する「keff−1」から他の誤差を考慮して相対誤差EPを算出し(ステップS46)、EPに補正因子CFを乗じて得られる積を相対誤差ERPとして、記憶部35等に記憶する(ステップS47)。
Subsequently, the infinite multiplication
図10〜12は、測定装置30が実行する実効遅発中性子割合の測定する実効遅発中性子割合測定手順(図6)における実効遅発中性子割合算出工程(ステップS5:図6)に係る処理フローを示す説明図(フローチャート)である。
FIGS. 10-12 are the process flow which concerns on the effective delayed neutron ratio calculation process (step S5: FIG. 6) in the effective delayed neutron ratio measurement procedure (FIG. 6) which measures the effective delayed neutron ratio which the measuring
より具体的には、図10が実効遅発中性子割合算出工程の第1の例(第1の実効遅発中性子割合算出工程:ステップS5a(図6))の処理フローを示すフローチャート、図11,12が実効遅発中性子割合算出工程の第2の例(第2の実効遅発中性子割合算出工程:ステップS5b(図6))の処理フローを示すフローチャートである。なお、図11,12に示される丸A(丸の中にAが記載されるもの)は処理フローの前半部分(図11)と後半部分(図12)とを結合する結合子である。 More specifically, FIG. 10 is a flowchart showing the processing flow of the first example of the effective delayed neutron ratio calculating step (first effective delayed neutron ratio calculating step: step S5a (FIG. 6)), FIG. 12 is a flowchart showing a processing flow of a second example of the effective delayed neutron ratio calculating step (second effective delayed neutron ratio calculating step: step S5b (FIG. 6)). 11 and 12 is a connector for connecting the first half (FIG. 11) and the second half (FIG. 12) of the processing flow.
第1の実効遅発中性子割合算出工程(ステップS51〜ステップS52:図10)は、測定装置30が、これまでに得た無限増倍率k∞等のパラメータと前述した式(18)とを用いて実効遅発中性子割合βeffを算出する工程である。
In the first effective delayed neutron ratio calculation step (step S51 to step S52: FIG. 10), the
第1の実効遅発中性子割合算出工程では、処理ステップが開始されると(ENTER:図10)、まず、実効遅発中性子割合取得部34iが、炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率k∞、臨界水位z、水位上昇分Δz、反応度ρ、軸方向の外挿距離δ、および炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率aを読み出す(ステップS51)。 In the first effective delayed neutron ratio calculation process, when the processing step is started (ENTER: FIG. 10), first, the effective delayed neutron ratio acquisition unit 34i performs an infinite multiplication factor of the fuel rod cell representing the core system. k∞ , critical water level z, water level rise Δz, reactivity ρ, extrapolation distance δ in the axial direction, and ratio a of lateral neutron leakage to axial neutron leakage in the core system are read (step S51).
続いて、実効遅発中性子割合取得部34iは、読み出した各パラメータを、前述した式(18)に代入して実効遅発中性子割合βeffを算出し、算出結果を実効遅発中性子割合βeffの測定値として取得する(ステップS52)。 Subsequently, the effective delayed neutron ratio acquisition unit 34i calculates the effective delayed neutron ratio βeff by substituting the read parameters into the above-described equation (18), and the calculation result is used to measure the effective delayed neutron ratio βeff. Obtained as a value (step S52).
実効遅発中性子割合βeffが得られると、第1の実効遅発中性子割合算出工程(ステップS51〜ステップS52)は完了し、メインルーチンとしての実効遅発中性子割合測定手順(図6)へ戻る(RETURN:図10)。 When the effective delayed neutron ratio βeff is obtained, the first effective delayed neutron ratio calculation step (steps S51 to S52) is completed, and the process returns to the effective delayed neutron ratio measurement procedure (FIG. 6) as the main routine ( RETURN: FIG. 10).
実効遅発中性子割合測定手順は、実効遅発中性子割合算出工程の一例である第1の実効遅発中性子割合算出工程(ステップS5a:図6)が完了すると、全処理ステップ(ステップS1〜ステップS5(S5a))の完了に伴い終了する(END)。 When the first effective delayed neutron ratio calculation step (step S5a: FIG. 6), which is an example of the effective delayed neutron ratio calculation process, is completed, the effective delayed neutron ratio measurement procedure completes all processing steps (step S1 to step S5). The process ends with the completion of (S5a)) (END).
一方、第2の実効遅発中性子割合算出工程(ステップS51、およびステップS53〜S57:図11,12)は、測定装置30が、これまでに得た無限増倍率k∞等のパラメータと炉心4(図1)の平均的な移動面積M2(前述した式(15)〜(17)および式(12))とを用いて実効遅発中性子割合βeffを算出する工程である。
On the other hand, in the second effective delayed neutron ratio calculation step (steps S51 and S53 to S57: FIGS. 11 and 12), the
ここで、第2の実効遅発中性子割合算出工程の処理フローを説明するのに先立ち、本工程で使用される炉心4の平均的な移動面積M2を決定するための第1の方法(第1の移動面積M1 2を算出する方法)および第2の方法(第2の移動面積M2 2を算出する方法)について説明する。
Here, prior to explaining the processing flow of the second effective delayed neutron ratio calculation step, the first method (first step) for determining the average moving area M 2 of the
第1の方法は、修正1群拡散理論から導出される数式に測定から得られる臨界水位等のパラメータを代入して、第1の移動面積M1 2を算出する方法である。修正1群拡散理論では、炉心4(図1)の中性子実効増倍率keffは、前述した式(6)で表される。式(6)の右辺に含まれる径方向のバックリングAの値を測定から精度良く求めることはかなり困難である。
The first method, by substituting the parameters of the critical water level and the like obtained from measurement equations derived from the modified first group diffusion theory, a method of calculating a first transfer area M 1 2. In the modified
測定から求める場合は、炉心体系の径方向について積分γ測定などを行って、炉心体系の径方向の出力分布を求め、その径方向軸方向核分裂率(出力)分布を規格化し、最も値の大きい位置を含む複数点数の測定値を、適切なコンピュータプログラム(または市販されているアプリケーション)によって、下記式(27)で表される関数形(コサイン曲線)でフィティングする。この場合、下記式(27)中のLは炉心体系の横方向の有効長(通常は燃料棒ピッチ×燃料棒セル数)、Δが横方向外挿距離と呼ばれる値である。このようにして横方向外挿距離Δを得る。 When determining from the measurement, perform integral γ measurement in the radial direction of the core system, determine the radial power distribution of the core system, normalize the radial axial fission rate (power) distribution, and have the largest value The measured values of a plurality of points including the position are fitted with a function form (cosine curve) represented by the following formula (27) by an appropriate computer program (or a commercially available application). In this case, L in the following equation (27) is an effective length in the lateral direction of the core system (usually fuel rod pitch × number of fuel rod cells), and Δ is a value called lateral extrapolation distance. In this way, the lateral extrapolation distance Δ is obtained.
径方向と軸方向とのバックリングの比であるaの評価は、本実施形態では計算の簡便さと整合性の良さから、決定論的コードのうち、3次元輸送計算コードの計算値を利用する。もちろん、連続エネルギー汎用モンテカルロコードによって評価することも可能であるが、上記理由等から3次元輸送計算コードを使用することを第一に推奨する。 The evaluation of a which is the ratio of the buckling between the radial direction and the axial direction uses the calculated value of the three-dimensional transport calculation code in the deterministic code because of the simplicity of calculation and the good consistency. . Of course, although it is possible to evaluate by a continuous energy general-purpose Monte Carlo code, it is first recommended to use a three-dimensional transport calculation code for the above reasons.
中性子エネルギーを多群(10群以上)で扱った3次元輸送計算コードにおいて直方体形状の炉心を詳細な空間メッシュで計算して、計算出力として6面毎の中性子の洩れの割合を得る。その計算値から軸方向上下2面の中性子の洩れの割合の合計(軸方向洩れ)と横方向4面の洩れの割合の合計(横方向洩れ)を計算してその比を求める。 In a three-dimensional transport calculation code in which neutron energy is handled in multiple groups (10 or more groups), a rectangular parallelepiped core is calculated with a detailed spatial mesh, and the neutron leakage rate for every six planes is obtained as a calculation output. From the calculated values, the sum of the ratios of neutron leakage on the upper and lower surfaces in the axial direction (axial leakage) and the sum of the ratios of leakage on the four lateral surfaces (lateral leakage) are calculated to obtain the ratio.
従って、前述した式(6)で導出される中性子実効増倍率keffを、径方向と軸方向とのバックリングの比であるaを用いて表せば、下記式(30)となる。 Therefore, if the effective neutron multiplication factor keff derived by the above-described equation (6) is expressed using a which is the ratio of the buckling between the radial direction and the axial direction, the following equation (30) is obtained.
第2の方法は、事前に適用可と判定された計算コードによって算出される実効遅発中性子割合(推定値)と、得られる臨界水位等のパラメータとを修正1群拡散理論から導出される数式に代入して、第2の移動面積M2 2を算出する方法である。
In the second method, the effective delayed neutron ratio (estimated value) calculated by a calculation code determined to be applicable in advance and parameters such as the critical water level obtained are derived from a modified
実効遅発中性子割合は、原子力分野で一般的に認められているコンピュータプログラム(計算コード)と核データライブラリを用いて一応計算することができる。例えば、計算コードとしてはDANTSYSシステム、核データライブラリはJENDL−4.0等を使用して実効遅発中性子割合の計算値を得ることができる。通常、この計算値には、計算手法、核データライブラリに収納されている遅発中性子の収率(yield)の数値の不確かさや誤差の影響により、±数%〜10%程度の誤差が生じ得るといわれている。 The effective delayed neutron ratio can be calculated once using a computer program (calculation code) generally accepted in the nuclear field and a nuclear data library. For example, the DANTSYS system can be used as the calculation code, and JENDL-4.0 can be used as the nuclear data library. In general, this calculation value may have an error of about ± several% to 10% due to the calculation method and the uncertainty of the numerical value of the yield of delayed neutrons stored in the nuclear data library and the error. It is said that.
従って、この計算値を実効遅発中性子割合βeffとすれば、既に本臨界実験で測定されている水位反応度係数($単位)の値に乗じることで水位反応度係数を無次元の数値に置き換えることができるのであるが、上述のように、計算値には±数%〜10%程度の誤差が含まれる可能性があるため、精度として十分とはいえない場合が生じ得る。 Therefore, if this calculated value is the effective delayed neutron ratio βeff, the water level reactivity coefficient ($ units) already measured in this critical experiment is multiplied to replace the water level reactivity coefficient with a dimensionless numerical value. However, as described above, there is a possibility that an error of about ± several% to 10% may be included in the calculated value, so that it may occur that the accuracy is not sufficient.
一方、中性子検出器6(図1)の指示値の増加をもとに増倍時間を得て逆時間方程式に基づく等して反応度ρ($単位:実効遅発中性子割合を1$と評価した単位系)を求めることができるので、反応度ρに実効遅発中性子割合の計算値(推定値)を乗じてやれば、前述した式(11)から下記式(33)を導出できる。 On the other hand, the reactivity ρ ($ unit: the effective delayed neutron ratio is evaluated as 1 $) by obtaining the multiplication time based on the increase in the indicated value of the neutron detector 6 (FIG. 1) and based on the inverse time equation. Therefore, if the reactivity ρ is multiplied by the calculated value (estimated value) of the effective delayed neutron ratio, the following equation (33) can be derived from the above equation (11).
上述した方法により導出される移動面積M2を用いて実効遅発中性子割合を求める第2の実効遅発中性子割合算出工程では、処理ステップが開始されると(ENTER:図11)、まず、移動面積取得部34hおよび実効遅発中性子割合取得部34iが、炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率k∞、臨界水位z、水位上昇分Δz、反応度ρ、軸方向の外挿距離δ、および炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率aを読み出す(ステップS51)。
In a second effective delayed neutron fraction calculation step of obtaining the effective delayed neutron fraction using a transfer area M 2 that is derived by the method described above, the processing step is started (ENTER: 11), first, the mobile The
続いて、移動面積取得部34hが、事前に適用可と判定された計算コードを用いて、算出される実効遅発中性子割合推定値を取得し(ステップS53)、前述した式(15)および式(16)を用いて、第1の移動面積M1 2および第2の移動面積M2 2を算出する(ステップS54,S55)。
Subsequently, the moving
続いて、第1の移動面積M1 2および第2の移動面積M2 2を算出すると、移動面積取得部34hは、前述した式(17)を演算、すなわち、第1の移動面積M1 2および第2の移動面積M2 2に重み付けをして炉心の平均的移動面積M2を算出し(ステップS56)、この算出結果を無限増倍率k∞等のステップS51で読み出した他のパラメータと共に前述した式(12)に代入して、実効遅発中性子割合βeffを算出し、実効遅発中性子割合βeffを取得する(ステップS57)。
Subsequently, when the first moving area M 1 2 and the second moving area M 2 2 are calculated, the moving
実効遅発中性子割合βeffが得られると、第2の実効遅発中性子割合算出工程(ステップS51,S53〜S57)は完了し、メインルーチンとしての実効遅発中性子割合測定手順(図6)へ戻る(RETURN)。 When the effective delayed neutron ratio βeff is obtained, the second effective delayed neutron ratio calculation step (steps S51, S53 to S57) is completed, and the process returns to the effective delayed neutron ratio measurement procedure (FIG. 6) as the main routine. (RETURN).
実効遅発中性子割合測定手順は、実効遅発中性子割合算出工程の一例である第2の実効遅発中性子割合算出工程(ステップS5b:図6)が完了すると、全処理ステップ(ステップS1〜ステップS5(S5b))の完了に伴い終了する(END)。 When the second effective delayed neutron ratio calculating step (step S5b: FIG. 6), which is an example of the effective delayed neutron ratio calculating process, is completed, the effective delayed neutron ratio measuring procedure is completed for all processing steps (step S1 to step S5). The process ends with the completion of (S5b)) (END).
なお、第2の実効遅発中性子割合算出工程において、実効遅発中性子割合をあくまで臨界実験の測定値をできる限り利用する形で求めたい場合には、式(17)において、第2の移動面積M2 2を無視すれば良いので、ステップS56において、v=0として取り扱って演算を実行すれば良い。 In the second effective delayed neutron ratio calculation step, when it is desired to obtain the effective delayed neutron ratio by using the measured value of the critical experiment as much as possible, the second moving area in the equation (17) it is sufficient to ignore the M 2 2, in step S56, may be performing operations handled as v = 0.
また、実効遅発中性子割合をあくまで臨界実験の測定値をできる限り利用する形で求めたい場合、第2の実効遅発中性子割合算出工程のステップS53,S55,S56を省略し、ステップS54で算出される第1の移動面積M1 2を、ステップS56で算出される炉心の平均的移動面積M2として取り扱って演算を実行しても良い。この場合、第2の実効遅発中性子割合算出工程は、ステップS51、ステップS54、およびステップS57の順に実行される。 Further, when the effective delayed neutron ratio is desired to be obtained using the measurement value of the critical experiment as much as possible, steps S53, S55, and S56 in the second effective delayed neutron ratio calculation step are omitted, and the calculation is performed in step S54. a first transfer area M 1 2 is, it may perform handle calculated as the average transfer area M 2 of the core which is calculated in step S56. In this case, the second effective delayed neutron ratio calculating step is executed in the order of step S51, step S54, and step S57.
さらに、第2の実効遅発中性子割合算出工程において、ステップS53は、ステップS55よりも前の処理ステップで実行されていれば良い。第2の実効遅発中性子割合算出工程において、例えば、ステップS51に続いてステップS54が実行され、その後にステップS53が実行されても良い。 Furthermore, in the second effective delayed neutron ratio calculating step, step S53 only needs to be executed in a processing step prior to step S55. In the second effective delayed neutron ratio calculation step, for example, step S54 may be executed subsequent to step S51, and then step S53 may be executed.
以上、実効遅発中性子割合測定方法および測定装置30によれば、コンピュータで計算するコンピュータプログラム(計算コード)と同時に使用する核データライブラリの品質を確認するために、臨界実験装置で実施する実効遅発中性子割合の測定実験において、通常の実験設備(例えば、軽水炉の研究を目的としたタンク型の臨界実験装置等)と実験手法、既によく知られて品質が確認されている通常の核計算手法を組み合わせること、すなわち、新たな設備の追加することなく、現行の設備と現行の実験技術と計算手法とを利用することで、簡便かつ経済的に実効遅発中性子割合βeffを精度良く測定することができる。
As described above, according to the effective delayed neutron ratio measuring method and the measuring
従って、実効遅発中性子割合測定方法および測定装置30によれば、特別な機器等を新たに追加することなく、炉心体系を代表する燃料棒セルの中性子無限増倍率、移動面積、および実効遅発中性子割合を簡便かつ経済的に評価することができる。
Therefore, according to the effective delayed neutron ratio measuring method and measuring
また、実効遅発中性子割合測定方法および測定装置30によれば、中性子無限増倍率k∞に生じ得る誤差を補正する無限増倍率補正工程を実行して中性子無限増倍率k∞に生じ得る誤差の影響をより小さく抑えることができるので、実効遅発中性子割合βeffをより精度良く測定することができる。
Further, according to the effective delayed neutron fraction measuring method and
なお、本実施形態について説明したが、説明した内容は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することが可能である。実施形態では臨界実験装置に適用した場合を示したが、臨界装置であれば、例えば、研究用原子炉等の他の臨界装置においても、同様の手順を行うことが可能であれば、上述した臨界実験装置と同様に実施することができる。 Although the present embodiment has been described, the described content is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. In the implementation stage, the present invention can be implemented in various forms other than the above-described embodiments. In the embodiment, the case where the present invention is applied to a critical experiment apparatus has been described. However, if the critical apparatus is a critical apparatus, for example, the same procedure can be performed in another critical apparatus such as a research reactor. It can be carried out in the same manner as the critical experiment apparatus.
また、本実施形態は、その他の様々な形態で実施可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 The present embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, additions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…臨界実験装置、2…炉心タンク、3…燃料棒、4…炉心、5…制御棒、6…中性子検出器、7(7a,7b)…給排部、7a…給液部、7b…排液部、8…液位発信器、9…燃料支持板、11a…上部格子板、11b…下部格子板、30…測定装置、31…入力部、32…出力部、33…伝送部、34(34a〜34i)…演算部、34a…臨界水位取得部、34b…反応度取得部、34c…軸方向外挿距離取得部、34d…計算コード適用可否判定部、34e…無限増倍率取得部、34f…中性子洩れ比率取得部、34g…無限増倍率補正部、34h…移動面積取得部、34i…実効遅発中性子割合取得部、35…記憶部、36…制御部、50…測定プログラム。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記臨界を達成したときの前記炉心タンク内の水位である臨界水位を得るステップと、
前記臨界水位から前記炉心タンク内の水位を僅かに上昇させ、前記臨界装置内での核分裂反応の結果生ずる中性子を検出する中性子検出器からの出力に基づいて、当該水位の上昇により前記炉心の炉心体系に加わった反応度を得るステップと、
前記臨界装置の炉心軸方向核分裂率分布を得て、この得られた炉心軸方向核分裂率分布に基づいて軸方向の外挿距離を求めるステップと、
前記炉心の炉心体系の中性子実効増倍率を計算するために用意される複数の計算プログラムから当該計算プログラムが有する計算コードの1個を選択し、選択した1個の計算コードと、前記炉心の炉心体系の幾何学形状および原子密度と前記臨界水位とを得て、この得られた値とを用いて前記中性子実効増倍率を計算し、当該計算結果が設定される許容誤差範囲内にあるか否かに基づいて前記選択した1個の計算コードの計算精度の合否を判定し、合格であれば前記選択した1個の計算コードの選択を確定するステップと、
前記炉心の炉心体系の中性子実効増倍率を計算するために用意される複数の計算プログラムのうち、前記計算精度が合格であると判定した計算コードにより前記炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率を求めるステップと、
前記計算コードの選択を確定するステップで確定した計算コードを用いて、前記炉心体系の横方向および軸方向の中性子洩れをそれぞれ計算し、当該計算結果から前記炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率を求めるステップと、
前記炉心の炉心体系の実効遅発中性子割合と、前記臨界水位、前記水位の上昇分、前記反応度、前記軸方向の外挿距離、前記炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率、および前記炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率との関係から、前記炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率、前記臨界水位、前記水位の上昇分、前記反応度、前記軸方向の外挿距離、および前記炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率を得て、前記炉心の炉心体系の実効遅発中性子割合を求めるステップと、を具備することを特徴とする実効遅発中性子割合の測定方法。 Calculates the effective delayed neutron ratio of the critical device that achieves criticality by adjusting the level of light water supplied to the core tank that houses the core in which a plurality of fuel rods are horizontally spaced from each other. Effective delayed neutron ratio measurement method,
Obtaining a critical water level that is the water level in the core tank when the criticality is achieved;
Based on the output from the neutron detector that detects the neutrons generated as a result of the fission reaction in the critical apparatus by slightly raising the water level in the core tank from the critical water level, the core of the core is A step to get the degree of responsiveness added to the system,
Obtaining a core axial fission rate distribution of the critical device and determining an axial extrapolation distance based on the obtained core axial fission rate distribution;
One calculation code included in the calculation program is selected from a plurality of calculation programs prepared for calculating the effective neutron multiplication factor of the core system of the core, the selected calculation code, and the core of the core The system geometry and atomic density and the critical water level are obtained, and the neutron effective multiplication factor is calculated using the obtained value, and whether or not the calculation result is within a set allowable error range. Determining the pass / fail of the calculation accuracy of the selected one calculation code based on whether or not, if it is acceptable, confirming the selection of the selected one calculation code;
Among a plurality of calculation programs prepared for calculating the effective neutron multiplication factor of the core system of the core, an infinite increase of fuel rod cells representing the core system by a calculation code determined that the calculation accuracy is acceptable Determining a magnification;
Using the calculation code determined in the step of determining the selection of the calculation code, the neutron leakage in the lateral direction and the axial direction of the core system are respectively calculated, and from the calculation result, the lateral neutron leakage with respect to the axial neutron leakage of the core system is calculated. Determining the ratio of neutron leakage in the direction;
The effective delayed neutron ratio of the core system of the core, the critical water level, the rise in the water level, the reactivity, the extrapolated distance in the axial direction, the infinite multiplication factor of the fuel rod cell representing the core system, and From the relationship with the ratio of the lateral neutron leakage to the axial neutron leakage of the core system, the infinite multiplication factor of the fuel rod cell representing the core system, the critical water level, the rise in the water level, the reactivity, Obtaining an extrapolated distance in the axial direction and a ratio of lateral neutron leakage to axial neutron leakage of the core system to determine an effective delayed neutron ratio of the core system of the core, A method for measuring the effective delayed neutron ratio.
前記無限増倍率として、前記無限増倍率を補正するステップで補正された補正無限増倍率を使用することを特徴とする請求項1または2に記載の実効遅発中性子割合の測定方法。 The infinite multiplication factor obtained in the step of obtaining the infinite multiplication factor is determined in consideration of an error recognized from the difference between the effective neutron multiplication factor obtained by the calculation code used in the step of obtaining the infinite multiplication factor and 1. A step of correcting the infinite multiplication factor;
3. The method for measuring the effective delayed neutron ratio according to claim 1, wherein the infinite multiplication factor is the corrected infinite multiplication factor corrected in the step of correcting the infinite multiplication factor.
前記無限増倍率を求めるステップで用いた計算コードにより得られる中性子実効増倍率をkeff、keff−1をEP、前記無限増倍率k∞について使用している核データライブラリに関する感度係数ベクトルをSR、前記中性子実効増倍率keffについて前記核データライブラリに関する感度係数ベクトルをSE、前記核データライブラリの共分散誤差行列をW、転置を表す記号をT、および前記核データライブラリに起因する前記中性子無限増倍率k∞の相対誤差ERPとし、さらに、
The effective coefficient of neutron obtained by the calculation code used in the step of obtaining the infinite multiplication factor is keff, keff−1 is E P , and the sensitivity coefficient vector for the nuclear data library used for the infinite multiplication factor k ∞ is S R. , For the effective neutron multiplication factor keff, the sensitivity coefficient vector for the nuclear data library is S E , the covariance error matrix of the nuclear data library is W, the symbol representing transposition is T, and the neutron infinite due to the nuclear data library a relative error ER P multiplication factor k ∞, further,
既知である核分裂性の物質の値(定数)を用いて、前記炉心の炉心体系に整合する、予め所定数にグループ分けされた遅発中性子のグループ毎に前記実効遅発中性子割合に対する前記グループ毎の前記実効遅発中性子割合の比を求め、求めた比の値を得て、
前記反応度の逆時間方程式に、得られた前記核分裂反応の増倍時間と、前記実効遅発中性子割合に対する前記グループ毎の前記実効遅発中性子割合との比を代入して解くステップであることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の実効遅発中性子割合の測定方法。 The step of obtaining the reactivity includes slightly raising the water level in the core tank from the critical water level, and detecting the neutrons generated as a result of fission reaction in the critical device based on the output from the neutron detector. While getting the multiplication time of the fission reaction,
For each group of delayed effective neutrons for each group of delayed delayed neutrons that are pre-grouped into a predetermined number that matches the core system of the core using known fissile material values (constants) Obtaining the ratio of the effective delayed neutron ratio of, obtaining the value of the obtained ratio,
Substituting the ratio of the obtained multiplication time of the fission reaction and the effective delayed neutron ratio for each group with respect to the effective delayed neutron ratio into the inverse time equation of the reactivity, and solving The method for measuring an effective delayed neutron ratio according to any one of claims 1 to 4.
既知である核分裂性の物質の値(定数)を用いて、前記炉心の炉心体系に整合する、予め所定数にグループ分けされた遅発中性子のグループ毎に前記実効遅発中性子割合に対する前記グループ毎の前記実効遅発中性子割合の比を求め、求めた比の値を得て、
得られた前記核分裂反応の増倍時間と、前記実効遅発中性子割合に対する前記グループ毎の前記実効遅発中性子割合との比とを用いた逆動特性法による計算によって、前記反応度を算出するステップであることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の実効遅発中性子割合の測定方法。 The step of obtaining the reactivity includes slightly raising the water level in the core tank from the critical water level, and detecting the neutrons generated as a result of fission reaction in the critical device based on the output from the neutron detector. While getting the multiplication time of the fission reaction,
For each group of delayed effective neutrons for each group of delayed delayed neutrons that are pre-grouped into a predetermined number that matches the core system of the core using known fissile material values (constants) Obtaining the ratio of the effective delayed neutron ratio of, obtaining the value of the obtained ratio,
The reactivity is calculated by calculation using the inverse dynamics method using the obtained multiplication time of the fission reaction and the ratio of the effective delayed neutron ratio for each group to the effective delayed neutron ratio. It is a step, The measuring method of the effective delayed neutron ratio of any one of Claim 1 to 4 characterized by the above-mentioned.
前記臨界を達成したときの前記炉心タンク内の水位である臨界水位を得る臨界水位取得部と、
前記臨界水位から前記炉心タンク内の水位を僅かに上昇させ、前記臨界装置内での核分裂反応の結果生ずる中性子を検出する中性子検出器からの出力に基づいて、当該水位の上昇により前記炉心の炉心体系に加わった反応度を得る反応度取得部と、
前記臨界装置の炉心軸方向核分裂率分布を得て、この得られた炉心軸方向核分裂率分布に基づいて軸方向の外挿距離を求める軸方向外挿距離取得部と、
前記炉心の炉心体系の中性子実効増倍率を計算するために用意される複数の計算プログラムから当該計算プログラムが有する計算コードの1個を選択し、選択した1個の計算コードと、前記炉心の炉心体系の幾何学形状および原子密度と前記臨界水位とを得て、この得られた値とを用いて前記中性子実効増倍率を計算し、当該計算結果が設定される許容誤差範囲内にある場合に前記選択した1個の計算コードの選択を確定し、確定した計算コードにより前記炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率を求める無限増倍率取得部と、
前記確定した計算コードにより前記炉心体系の横方向および軸方向の中性子洩れをそれぞれ計算し、当該計算結果から前記炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率を求める中性子洩れ比率取得部と、
前記炉心の炉心体系の実効遅発中性子割合と、前記臨界水位、前記水位の上昇分、前記反応度、前記軸方向の外挿距離、前記炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率、および前記炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率との関係から、前記炉心体系を代表する燃料棒セルの無限増倍率、前記臨界水位、前記水位の上昇分、前記反応度、前記軸方向の外挿距離、および前記炉心体系の軸方向の中性子洩れに対する横方向の中性子洩れの比率を得て、前記炉心の炉心体系の実効遅発中性子割合を求める実効遅発中性子割合取得部とを具備することを特徴とする実効遅発中性子割合の測定装置。 Calculates the effective delayed neutron ratio of the critical device that achieves criticality by adjusting the level of light water supplied to the core tank that houses the core in which a plurality of fuel rods are horizontally spaced from each other. Effective delayed neutron fraction measuring device,
A critical water level acquisition unit for obtaining a critical water level that is a water level in the core tank when the criticality is achieved;
Based on the output from the neutron detector that detects the neutrons generated as a result of the fission reaction in the critical apparatus by slightly raising the water level in the core tank from the critical water level, the core of the core is A reactivity acquisition unit for obtaining the reactivity added to the system;
An axial extrapolation distance acquisition unit for obtaining a core axial fission rate distribution of the critical device and obtaining an extrapolation distance in the axial direction based on the obtained core axial fission rate distribution;
One calculation code included in the calculation program is selected from a plurality of calculation programs prepared for calculating the effective neutron multiplication factor of the core system of the core, the selected calculation code, and the core of the core When the geometrical shape and atomic density of the system and the critical water level are obtained, the neutron effective multiplication factor is calculated using the obtained value, and the calculation result is within a set allowable error range. An infinite multiplication factor obtaining unit for confirming selection of the selected one calculation code and obtaining an infinite multiplication factor of a fuel rod cell representing the core system by the decided calculation code;
Calculate the neutron leakage in the lateral direction and the axial direction of the core system with the determined calculation code, and obtain the neutron leakage ratio for determining the ratio of the lateral neutron leakage to the axial neutron leakage in the core system from the calculation result And
The effective delayed neutron ratio of the core system of the core, the critical water level, the rise in the water level, the reactivity, the extrapolated distance in the axial direction, the infinite multiplication factor of the fuel rod cell representing the core system, and From the relationship with the ratio of the lateral neutron leakage to the axial neutron leakage of the core system, the infinite multiplication factor of the fuel rod cell representing the core system, the critical water level, the rise in the water level, the reactivity, An effective delayed neutron ratio acquisition unit that obtains the ratio of the lateral neutron leakage with respect to the axial extrapolation distance and the axial neutron leakage of the core system to obtain the effective delayed neutron ratio of the core system of the core An apparatus for measuring the effective delayed neutron ratio.
前記移動面積取得部は、
The moving area acquisition unit
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015018564A JP2016142623A (en) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Method and apparatus for measuring effective delayed neutron fraction |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015018564A JP2016142623A (en) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Method and apparatus for measuring effective delayed neutron fraction |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016142623A true JP2016142623A (en) | 2016-08-08 |
Family
ID=56570159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015018564A Pending JP2016142623A (en) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Method and apparatus for measuring effective delayed neutron fraction |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016142623A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109256226A (en) * | 2018-11-05 | 2019-01-22 | 三门核电有限公司 | A kind of reactor Critical lattice monitor system and method |
CN109903867A (en) * | 2019-02-28 | 2019-06-18 | 西安交通大学 | A kind of method that circuit composition and its parameter are eliminated in determining self-power neutron detector delay |
CN111554418A (en) * | 2020-05-18 | 2020-08-18 | 中国核动力研究设计院 | Nuclear reactor extrapolation method |
CN112685905A (en) * | 2021-01-04 | 2021-04-20 | 上海交通大学 | Fission source extrapolation method for accelerating Monte Carr critical calculation |
-
2015
- 2015-02-02 JP JP2015018564A patent/JP2016142623A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109256226A (en) * | 2018-11-05 | 2019-01-22 | 三门核电有限公司 | A kind of reactor Critical lattice monitor system and method |
CN109256226B (en) * | 2018-11-05 | 2020-07-03 | 三门核电有限公司 | Reactor critical extrapolation monitoring system and method |
CN109903867A (en) * | 2019-02-28 | 2019-06-18 | 西安交通大学 | A kind of method that circuit composition and its parameter are eliminated in determining self-power neutron detector delay |
CN111554418A (en) * | 2020-05-18 | 2020-08-18 | 中国核动力研究设计院 | Nuclear reactor extrapolation method |
CN112685905A (en) * | 2021-01-04 | 2021-04-20 | 上海交通大学 | Fission source extrapolation method for accelerating Monte Carr critical calculation |
CN112685905B (en) * | 2021-01-04 | 2022-08-05 | 上海交通大学 | Fission source extrapolation method for accelerating Monte Carr critical calculation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Scaglione et al. | An approach for validating actinide and fission product burnup credit criticality safety analyses: criticality (keff) predictions | |
Radulescu et al. | An Approach for Validating Actinide and Fission Product Burnup Credit Criticality Safety Analyses--isotopic Composition Predictions | |
JP5546174B2 (en) | Radioactivity concentration evaluation method and evaluation program for radioactive waste, and radioactivity concentration evaluation apparatus | |
JP2016142623A (en) | Method and apparatus for measuring effective delayed neutron fraction | |
US20070076839A1 (en) | Axial void fraction distribution measurement method and neutron multiplication factor evaluating method | |
JP2015094746A (en) | Effective delayed neutron fraction measurement method and effective delayed neutron fraction measurement apparatus | |
Yun et al. | An efficient evaluation of depletion uncertainty for a GBC-32 dry storage cask with PLUS7 fuel assemblies using the Monte Carlo uncertainty sampling method | |
Perfetti et al. | Continuous-energy eigenvalue sensitivity coefficient calculations in TSUNAMI-3D | |
Mertyurek et al. | Development of ORIGEN libraries for mixed oxide (MOX) fuel assembly designs | |
JP2542883B2 (en) | Effective multiplication factor measurement method for subcritical systems loaded with irradiation fuel | |
Castro et al. | A burnup credit methodology for PWR spent fuel storage pools: Application to a standard PWR nuclear power plant | |
Matijević et al. | Dose rates modeling of pressurized water reactor primary loop components with SCALE6. 0 | |
Grimm et al. | Analysis of reactivity worths of burnt PWR fuel samples measured in LWR-PROTEUS Phase II using a CASMO-5 reflected-assembly model | |
Sun et al. | A study on the optimal position for the secondary neutron source in pressurized water reactors | |
JP2012163379A (en) | Fuel assembly gamma ray measuring apparatus | |
Björk et al. | Irradiation of a thorium–plutonium rodlet: Experiment and benchmark calculations | |
JP4649122B2 (en) | Critical safety design method for spent fuel transportation and storage equipment | |
JP5567904B2 (en) | Method for measuring subcritical multiplication factor of irradiated fuel assembly, measuring apparatus, program for measurement, and method for verifying prediction accuracy of nuclide composition of irradiated fuel assembly | |
Rearden et al. | Criticality safety enhancements for scale 6.2 and beyond | |
Lucatero et al. | Fast neutron fluence calculations as support for a BWR pressure vessel and internals surveillance program | |
Busquim e Silva | Implications of advanced computational methods for reactivity initiated accidents in nuclear reactors. | |
Younan et al. | Extension and preliminary validation of the Polaris lattice physics code for CANDU analysis | |
JP2019179018A (en) | Device, method, and program for subcriticality evaluation | |
Jeong et al. | Development of a method of evaluating an inventory of fission products for a pebble bed reactor | |
Gonnelli et al. | An alternative experimental approach for subcritical configurations of the IPEN/MB-01 nuclear reactor |