JP2017156283A - Neutron absorber, and criticality accident prevention method - Google Patents
Neutron absorber, and criticality accident prevention method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017156283A JP2017156283A JP2016041501A JP2016041501A JP2017156283A JP 2017156283 A JP2017156283 A JP 2017156283A JP 2016041501 A JP2016041501 A JP 2016041501A JP 2016041501 A JP2016041501 A JP 2016041501A JP 2017156283 A JP2017156283 A JP 2017156283A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- neutron
- neutron absorber
- fuel debris
- absorbing material
- absorber
- 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
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
本発明の実施形態は、燃料デブリの取り出し作業の期間中における臨界事故防止のための中性子吸収体および臨界事故の防止方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a neutron absorber for preventing a criticality accident during a fuel debris retrieval operation and a method for preventing the criticality accident.
福島第一原子力発電所では今後、事故で溶融生成した核分裂性物質を含む固形物である燃料デブリ(Debris)の取り出し作業が行われる。燃料デブリの取り出し作業に際しては、臨界に至るまたは臨界を超える事故(以下、臨界事故という。)を生じさせないことが重要である。あるいは万一、臨界状態に移行しても速やかに未臨界状態に復帰させることが重要である。 At the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, fuel debris (Debris), which is a solid substance containing fissile material melted and produced in the accident, will be taken out. When removing fuel debris, it is important not to cause an accident that reaches or exceeds the criticality (hereinafter referred to as a criticality accident). Alternatively, it is important to quickly return to the subcritical state even if the critical state is reached.
即発臨界とは、核分裂連鎖反応が核分裂時にほぼ同時に発生する中性子(即発中性子)によって支配される状態である。この状態では、事象の変化進展が極めて速く、人間の制御は及ばず、爆発的な反応となり短時間に核分裂反応による膨大なエネルギーと放射線が放出される。 Prompt criticality is a state in which the fission chain reaction is dominated by neutrons (prompt neutrons) that occur almost simultaneously during fission. In this state, the change of the event progresses very quickly, human control does not reach, and it becomes an explosive reaction, and enormous energy and radiation are released by the fission reaction in a short time.
このような即発臨界の状態を生じさせないために、燃料デブリの燃焼度を推定する技術や燃料デブリの未臨界度を推定する技術が知られている。また、燃料デブリの取り出し作業時に、取り扱う対象の燃料デブリの領域に、中性子吸収材を投入することが検討されている。 In order to prevent such a prompt critical state from occurring, a technique for estimating the burnup degree of fuel debris and a technique for estimating the subcriticality degree of fuel debris are known. In addition, it has been considered to introduce a neutron absorber into the area of the fuel debris to be handled during the fuel debris retrieval operation.
代表的な中性子吸収材は、ホウ素(B)を含む物質である。天然のホウ素(B)は、ホウ素の同位体10Bが19.9atom%、11Bが80.1atom%の割合で構成されている。このうち10Bの中性子吸収の断面積が大きい。すなわち、10Bの熱中性子の吸収断面積は約3800barn(=3800×10−24cm2)であり、10Bを約20%含む天然のホウ素で約760barnである。 A typical neutron absorber is a substance containing boron (B). Natural boron (B) is composed of boron isotope 10 B at a ratio of 19.9 atom% and 11 B at a ratio of 80.1 atom%. Of these, the cross-sectional area of 10 B neutron absorption is large. That is, the absorption cross section of 10 B thermal neutrons is about 3800 barn (= 3800 × 10 −24 cm 2 ), and about 760 barn with natural boron containing about 20% of 10 B.
熱中性子に対するウラン235(235U)の核分裂断面積が約580barnであるので、天然のホウ素の方が235Uよりも中性子と反応する能力が高い。すなわち、通常運転時の中性子吸収材として制御材にも使用されているように、ホウ素を含む物質は235Uの核分裂反応を阻害する。したがって、ホウ素を含む物質は、核分裂反応が臨界状態に至ることを防止し、万一、臨界事故に至った場合に、核分裂反応を減少させて停止させる役割を果たす。 Since the fission cross section of uranium 235 ( 235 U) for thermal neutrons is about 580 barn, natural boron is more capable of reacting with neutrons than 235 U. That is, as used in control materials as neutron absorbers during normal operation, boron-containing substances inhibit the 235 U fission reaction. Therefore, the substance containing boron serves to prevent the fission reaction from reaching a critical state, and to reduce and stop the fission reaction in the event of a critical accident.
原子炉施設において中性子吸収材として最も良く利用されるのはホウ素である。ホウ素を含む代表的な物質としては炭化ホウ素(B4C)やホウ酸(H3B03)などがある。中でもB4C(炭化ホウ素)が多く用いられている。 Boron is the most commonly used neutron absorber in nuclear reactor facilities. Typical substances containing boron include boron carbide (B 4 C) and boric acid (H 3 B0 3 ). Of these, B 4 C (boron carbide) is often used.
福島第一原子力発電所の燃料デブリ取り出し時にもホウ酸を含めてこのホウ素の化合物を中性子吸収材として用いる計画がなされているが、次のような課題がある。
(1)炭化ホウ素は比較的に比重が小さい。炭化ホウ素は水よりは重いものの、比重は約2.5であり、投入後、必ずしも、デブリ燃料に素早く到達するかどうかが不明である。
(2)燃料取り出し時のドリル作業等での巻き上がりの可能性が否定できない。
(3)デブリが崩落した際に中性子吸収材が同じ方向に移動するかどうか不明である。
(4)デブリの割れ目に中性子吸収材が素早く入るかどうか不明である。
(5)炭化ホウ素は非常に硬く、ドリル等が触れた場合、ドリル等の機器を痛める恐れがある。
(6)ホウ酸等に変化すれば機器、材料への化学的な影響が必ずしも好ましくない。
There are plans to use this boron compound as a neutron absorber, including boric acid, at the time of fuel debris retrieval at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station.
(1) Boron carbide has a relatively low specific gravity. Although boron carbide is heavier than water, the specific gravity is about 2.5, and it is not always clear whether debris fuel can be reached quickly after injection.
(2) There is no denying the possibility of hoisting during drilling when removing fuel.
(3) It is unclear whether the neutron absorber moves in the same direction when the debris collapses.
(4) It is unclear whether the neutron absorber will enter the cracks of the debris quickly.
(5) Boron carbide is very hard, and there is a risk of damaging equipment such as a drill when touched by a drill or the like.
(6) If it changes to boric acid etc., the chemical influence on an apparatus and material is not necessarily preferable.
また、ホウ酸を使用する場合は、次のような課題がある。
(1)ホウ酸の水中への溶解度には制限があり、周辺機器との化学反応の面から使用できるホウ酸濃度には制限がある。
(2)ホウ酸は非常に弱い酸ではあるが、やはり機器の材料に対して化学反応して好ましくない作用を起こす可能性がある。
(3)デブリ取り出し作業中にホウ酸を作業領域(水中)に注入する必要がある場合、緊急時の対応としての時間応答性を確保する上では、注入速度を増すための高圧注入装置などの特別な機器が必要と考えられる。
In addition, when boric acid is used, there are the following problems.
(1) The solubility of boric acid in water is limited, and the concentration of boric acid that can be used is limited in terms of chemical reaction with peripheral devices.
(2) Although boric acid is a very weak acid, it may still react undesirably with a chemical reaction to the material of the device.
(3) When it is necessary to inject boric acid into the work area (underwater) during the debris retrieval operation, in order to ensure time responsiveness as an emergency response, a high-pressure injection device for increasing the injection speed, etc. Special equipment is considered necessary.
福島第一原子力発電所での燃料デブリの取り出し作業における臨界事故を防止するために緊急投入する中性子吸収材に関して、従来の中性子吸収用の物質(以下、通常中性子吸収材)はこれまで説明したとおり、次のような課題がある。
(1)密度が必ずしも十分に大きくないので作業位置から離れた上部から投入した場合、溶融燃料部分に時間的に素早く到達できるかどうかが不明である。
(2)ホウ酸等の液体の場合、高圧注入装置などの追加設備が必要となる。
(3)燃料デブリの存在する箇所での水質等の環境の化学的性質を悪化させる恐れがある。
(4)その後の溶融燃料の取り出しに際して機器を痛める原因になる恐れがある。
As for neutron absorbers that are urgently injected to prevent criticality accidents in the fuel debris retrieval operation at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, conventional neutron absorber materials (hereinafter referred to as normal neutron absorbers) are as described above. There are the following problems.
(1) Since the density is not necessarily sufficiently high, it is unclear whether or not the molten fuel portion can be reached quickly in time when it is introduced from the top away from the work position.
(2) In the case of a liquid such as boric acid, additional equipment such as a high-pressure injection device is required.
(3) There is a risk of deteriorating environmental chemical properties such as water quality where fuel debris is present.
(4) There is a risk of damaging the device when the molten fuel is subsequently taken out.
以上の状況に鑑み、本発明の実施形態は、燃料デブリの取り出し作業の期間中において、臨界事故を防止するために中性子吸収材を確実に燃料デブリの近傍に投入し反応度を低下させることを目的とする。 In view of the above situation, the embodiment of the present invention is to ensure that a neutron absorber is introduced in the vicinity of the fuel debris to reduce the reactivity in order to prevent a criticality accident during the fuel debris retrieval operation. Objective.
上述の目的を達成するため、本実施形態に係る中性子吸収体は、燃料デブリにおいて生成される中性子を吸収する中性子吸収物質として固体状の劣化ウランを用いることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the neutron absorber according to the present embodiment is characterized by using solid deteriorated uranium as a neutron absorbing material that absorbs neutrons generated in fuel debris.
また、本実施形態に係る臨界事故の防止方法は、燃料デブリの一部を取り出す燃料デブリ取り出しステップと、前記燃料デブリ取り出しステップの後に中性子吸収体を前記燃料デブリの取り出し箇所に投入する中性子吸収体投入ステップと、前記中性子吸収体投入ステップの後に、前記燃料デブリ近傍の中性子束レベルが十分に低下したか否かを判定し、十分に低下していないと判定した場合は、前記中性子吸収体投入ステップ以下を繰り返す中性子吸収体効果判定ステップと、を有することを特徴とする。 In addition, the criticality accident prevention method according to the present embodiment includes a fuel debris retrieval step for extracting a part of fuel debris, and a neutron absorber that inputs a neutron absorber to the fuel debris retrieval location after the fuel debris retrieval step After the injection step and the neutron absorber injection step, it is determined whether or not the neutron flux level in the vicinity of the fuel debris has sufficiently decreased. If it is determined that the neutron absorber level has not sufficiently decreased, the neutron absorber input And a neutron absorber effect determination step that repeats the steps below.
本発明の実施形態によれば、燃料デブリの取り出し作業の期間中において、臨界事故を防止するために中性子吸収材を確実に燃料デブリの近傍に投入し反応度を低下させることができる。 According to the embodiment of the present invention, during the fuel debris retrieval operation, it is possible to reliably introduce the neutron absorber in the vicinity of the fuel debris to reduce the reactivity in order to prevent a criticality accident.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る臨界事故防止用の中性子吸収体および臨界事故の防止方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。 Hereinafter, a criticality accident preventing neutron absorber and a criticality accident preventing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、実施形態に係る中性子吸収体が粒状体の場合を示す外形図である。図2は、実施形態に係る中性子吸収体の粒状体の構成を示す断面図である。 FIG. 1 is an external view showing a case where the neutron absorber according to the embodiment is a granular body. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a neutron absorber granule according to the embodiment.
中性子吸収体1は、粒状であり、複数の粒状体10が、収納袋12内に収納されている。本実施形態では、中性子吸収体1の主成分として、比重が大きな固体で、かつ、ある程度の中性子吸収断面積を有する中性子吸収物質を例に挙げて説明する。以下、このような中性子吸収物質を、高速沈下用中性子吸収物質という。この高速沈下用中性子吸収物質の比重は10を超えるものとする。
The neutron absorber 1 is granular, and a plurality of
ここで、ある程度の中性子吸収断面積を有するとは、原子炉の運転時の反応度制御あるいは緊急の原子炉停止のための制御棒あるいは液体制御材等に用いられるたとえばホウ素(B)やカドミウム(Cd)などの元素または核種、あるいは、燃料の燃焼時の反応度制御用の毒物質に用いられるガドリニウム(Gd)などの元素または核種のような、原子炉の反応度制御に用いられる元素または核種に比べれば、中性子吸収断面積は小さいが、その他の元素に比べれば中性子吸収断面積が大きいという意味である。 Here, having a certain neutron absorption cross section means that, for example, boron (B) or cadmium (used for control rods or liquid control materials for reactor control or emergency reactor shutdown, etc. Elements or nuclides used for reactor reactivity control, such as elements or nuclides such as Cd), or elements or nuclides such as gadolinium (Gd) used for reactivity control poisons during fuel combustion This means that the neutron absorption cross section is small compared to, but the neutron absorption cross section is large compared to other elements.
高速沈下用中性子吸収物質は、具体的には、劣化ウラン、すなわち、天然ウランに比べてウラン235の割合が小さくウラン238(238U)の割合が大きなウランである。高速沈下用中性子吸収物質のウランとしては、たとえば酸化ウランを用いることができる。 Specifically, the fast sinking neutron absorbing material is depleted uranium, that is, uranium having a small proportion of uranium 235 and a large proportion of uranium 238 ( 238 U) compared to natural uranium. For example, uranium oxide can be used as the uranium of the neutron absorbing material for fast settlement.
ここで、粒状体10は、たとえば、ほぼ球形である。粒状体10の径は、複数種あり、このため、収納袋12内に収納されている際に、大きな粒径の粒状体10間の隙間が、小さな粒径の粒状体10により埋められている。このため、同じ粒径のもののみの場合に比べて、充填率が大きくなっている。粒状体10の粒径は、1ないし数10mmに分布している。
Here, the
収納袋12は、例えば、金属製あるいは合成繊維製の網状でもよい。網目の大きさは、最小の粒径より小さく設定する。
The
図3は、実施形態に係る中性子吸収体の粒状体の変形例の構成を示す断面図である。この変形例では、ウランは、金属ウラン、炭化ウラン、または窒化ウランのいずれかの場合である。酸化ウランの場合に比べれば、燃料デブリの周囲の冷却材との反応の可能性があるため、中性子吸収体1の表面を、被覆部11で覆っている。被覆部11としては、たとえば、合成樹脂などでもよい。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a modified example of the granular material of the neutron absorber according to the embodiment. In this variation, the uranium is either metal uranium, uranium carbide, or uranium nitride. Compared with the case of uranium oxide, the surface of the
燃料デブリの取り出しは、たとえば、燃料デブリにドリルで穴をあける、表面を斫る、穴を広げる等の方法により行われると考えられる。たとえば、ドリルで円筒状にくり抜いて取り出すことにより、残りの燃料デブリに穴が形成され、燃料デブリが浸漬している周囲の冷却材が浸入することにより中性子の減速効果が増大し、反応度が増加する。この場合、形成された穴の中に、中性子吸収体を投入することが効果的である。 It is considered that the fuel debris is taken out by a method such as drilling a hole in the fuel debris, rolling the surface, or widening the hole. For example, by drilling a cylindrical shape with a drill, holes are formed in the remaining fuel debris, and the surrounding coolant in which the fuel debris is immersed penetrates to increase the neutron moderation effect and increase the reactivity. To increase. In this case, it is effective to put a neutron absorber into the formed hole.
粒状体10が球形の場合を示したが、たとえば、形成された穴に投入するには、たとえば、棒状、直方体等であってもよい。また、粒径も、1ないし数10mmの範囲に限定されず、燃料デブリの回収の際に1回で掘削される体積、口径、深さなどに基づいて、最適な粒径を設定することでよい。
Although the case where the
また、燃料デブリの表面を斫ることにより取り出す場合は、燃料デブリの上面を中性子吸収体1で覆うように中性子吸収体1を投入することも効果的である。この場合は、中性子吸収体1は板状であってもよい。
Moreover, when taking out the surface of the fuel debris by rolling, it is also effective to insert the
図4は、各核種の特性を比較した表である。中性子吸収体1に用いる高速沈下用中性子吸収物質としては、確実に燃料デブリに到達するために比重が10を超え、かつ、燃料デブリにおける反応度を低下させるためにある程度の中性子吸収断面積を有する必要がある。中性子吸収断面積等の観点から従来原子炉の反応度制御のために用いられており核分裂性物質を含まない中性子吸収材(以下、通常中性子吸収材)として用いられてきた物質として、ホウ素、カドミウム、ガドリニウム、また、確実に沈下するために比重の大きな物質として、タングステン(W)、鉛(Pb)について示している。また、比較のために、併せてウラン(U)について示している。
FIG. 4 is a table comparing the characteristics of each nuclide. The fast sinking neutron absorbing material used for the
ホウ素は、10Bが20%の場合、中性子吸収断面積が約760barnである。B4Cの場合は、融点が約2450℃、比重が約2.5である。 Boron has a neutron absorption cross section of about 760 barn when 10 B is 20%. In the case of B 4 C, the melting point is about 2450 ° C. and the specific gravity is about 2.5.
カドミウムは、融点が約321℃、比重が約8.6、中性子吸収断面積が約2450barnである。 Cadmium has a melting point of about 321 ° C., a specific gravity of about 8.6, and a neutron absorption cross section of about 2450 barn.
ガドリニウムは、ガドリニアの形態で、融点が約1312℃、比重が約7.4で鉄と同程度、中性子吸収断面積が、155Gdの場合で約60,900barn、157Gdの場合で約254,000barnである。やや水溶性であり、塩酸等には溶けやすい。天然のガドリニウムは中性子吸収断面積の大きい同位体155Gdが14.80atom%、157Gdが15.65atom%で構成されている。熱中性子の吸収断面積は155Gdについては約60,900barnであり、157Gdについては約254,000barnである。天然のガドリニウムの熱中性子吸収断面積は約46,000barn程度である。この値は10Bを約20%含む天然のホウ素で約760barnに比して極めて大きいが、ホウ素は熱中性子以外の高いエネルギーの中性子もかなり良く吸収するので、一般的に酸化ガドリニウムなどは中性子吸収材として総合的な中性子の吸収能力は炭化ホウ素にはやや劣る。 Gadolinium in the form of gadolinia, melting point of about 1312 ° C., iron and comparable specific gravity of about 7.4, the neutron absorption cross section, about 60,900barn in the case of 155 Gd, about 254 in the case of 157 Gd, 000 barn. Slightly water-soluble and easily soluble in hydrochloric acid. Natural gadolinium is composed of an isotope 155 Gd having a large neutron absorption cross section of 14.80 atom% and 157 Gd of 15.65 atom%. The absorption cross section of thermal neutrons is about 60,900 barn for 155 Gd and about 254,000 barn for 157 Gd. Natural gadolinium has a thermal neutron absorption cross section of about 46,000 barn. This value is natural boron containing about 20% of 10 B, and is extremely large compared to about 760 barn. However, boron absorbs neutrons with high energy other than thermal neutrons quite well, so gadolinium oxide generally absorbs neutrons. The overall ability to absorb neutrons is slightly inferior to boron carbide.
タングステンは、金属で、融点は約3422℃、比重は約17ないし19程度である。 Tungsten is a metal and has a melting point of about 3422 ° C. and a specific gravity of about 17-19.
鉛は、金属で、融点は約328℃、比重は約11.3である。 Lead is a metal having a melting point of about 328 ° C. and a specific gravity of about 11.3.
ウランは、金属で、融点は約1132℃、比重は約17ないし19程度、中性子吸収断面積が約280barn(ただし、共鳴積分)である。 Uranium is a metal, has a melting point of about 1132 ° C., a specific gravity of about 17 to 19, and a neutron absorption cross section of about 280 barn (however, resonance integration).
以上のように、比重および中性子吸収断面積の観点では、比較すると、ホウ素、カドミウム、ガドリニウムは、中性子吸収断面積は大きいが、比重は、10未満である。また、タングステン、鉛は、比重は10を超えるが、中性子吸収材にはならない。すなわち、通常中性子吸収材は、比重はいずれも10未満である。 As described above, from the viewpoint of specific gravity and neutron absorption cross section, boron, cadmium, and gadolinium have large neutron absorption cross sections, but the specific gravity is less than 10. Tungsten and lead have a specific gravity exceeding 10, but do not become neutron absorbers. In other words, the specific gravity of the normal neutron absorber is less than 10.
一方、中性子吸収体1を構成するウランは、比重は約17ないし19程度であり、かつ、中性子吸収断面積も約280barnであり、比重および中性子吸収断面積の両方の条件を満足している。
On the other hand, uranium constituting the
図5は、ウラン238(238U)の中性子吸収断面積の中性子エネルギー依存特性を概念的に示すグラフである。横軸は中性子エネルギーE(eV)、縦軸は、中性子吸収断面積(barn)である。 FIG. 5 is a graph conceptually showing the neutron energy dependence characteristic of the neutron absorption cross section of uranium 238 ( 238 U). The horizontal axis represents neutron energy E (eV), and the vertical axis represents neutron absorption cross section (barn).
中性子のエネルギーが約10eV以下の領域では、ほぼE―1/2に比例、すなわち中性子の速度をvとして1/vにほぼ比例する特性である。 In the region where the neutron energy is about 10 eV or less, the characteristic is approximately proportional to E −1/2 , that is, approximately proportional to 1 / v, where neutron velocity is v.
中性子のエネルギーが、約10eVないし約104eVの領域では、共鳴吸収のピークが多く存在しており、ピーク値は104barnに及んでいる。 In the region where the neutron energy is about 10 eV to about 10 4 eV, there are many resonance absorption peaks, and the peak value reaches 10 4 barn.
図6は、BWRの中性子エネルギースペクトルの例を示すグラフである。燃料デブリまわりの中性子エネルギースペクトルの場合は、これよりも冷却水の割合が大きいと考えられる。したがって、図6に示すエネルギースペクトルに比べて、中性子エネルギーが低い方の割合が大きくなっている、すなわち中性子のスペクトルは低エネルギー側にシフトしていると考えられる。 FIG. 6 is a graph showing an example of a neutron energy spectrum of BWR. In the case of the neutron energy spectrum around the fuel debris, it is considered that the ratio of the cooling water is larger than this. Therefore, it can be considered that the ratio of the lower neutron energy is larger than the energy spectrum shown in FIG. 6, that is, the neutron spectrum is shifted to the lower energy side.
核分裂によって、106eVないし107eVのオーダの中性子が発生し、発生した中性子は熱平衡状態のエネルギーまで減速する。熱平衡状態のエネルギーは、室温の場合で0.025eV程度である。この減速過程で、約10eVないし約104eVの領域、すなわち共鳴吸収領域のエネルギーを通過するため、主としてこのエネルギー領域で238Uによる中性子の吸収が行われる(中性子吸収断面積は約280barn)。 Fission generates neutrons on the order of 10 6 eV to 10 7 eV, and the generated neutrons are decelerated to thermal equilibrium energy. The energy in the thermal equilibrium state is about 0.025 eV at room temperature. In this deceleration process, the energy in the region of about 10 eV to about 10 4 eV, that is, the resonance absorption region passes, so that neutrons are mainly absorbed by 238 U in this energy region (neutron absorption cross section is about 280 barn).
図7は、実施形態に係る臨界事故の防止方法の手順を示すフロー図である。 FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the criticality accident prevention method according to the embodiment.
燃料デブリの取り出しに当たっては、あらかじめ、通常中性子吸収材を燃料デブリ上に投入する。その上で、ドリルや、斫り用の治具等で、燃料デブリの一部を除去し取り出す(ステップS01)。 In order to take out the fuel debris, a neutron absorber is usually put on the fuel debris in advance. Then, a part of the fuel debris is removed and taken out with a drill, a turning jig, or the like (step S01).
この結果、燃料デブリの一部除去部分に冷却水が流入し、中性子の減速効果が増加すると、反応度が上昇する。反応度が増加することにより、燃料デブリでの反応度の状況を監視する中性子検出器の出力、すなわち中性子束レベルが増加する。このため、燃料デブリの一部取り出し箇所に、通常中性子吸収材を投入する(ステップS02)。ここで、通常中性子吸収材の投入は、燃料デブリが浸漬している冷却水の上方、あるいは冷却水内の上部から通常中性子吸収材を落下させる方法により行う。あるいは、燃料デブリの近傍に、案内管等で移送することにより行ってもよい。 As a result, when the cooling water flows into the part where the fuel debris is partially removed and the neutron moderating effect increases, the reactivity increases. Increasing the reactivity increases the output of the neutron detector that monitors the status of the reactivity in the fuel debris, that is, the neutron flux level. For this reason, a normal neutron absorber is put into a part where fuel debris is partially taken out (step S02). Here, the normal neutron absorber is introduced by a method of dropping the normal neutron absorber from above the cooling water in which the fuel debris is immersed or from the upper part in the cooling water. Or you may carry out by transferring with the guide pipe etc. to the vicinity of fuel debris.
通常中性子吸収材を投入した結果、中性子束レベルが減少するが、中性子束レベルが十分に低下したか否かを判定する(ステップS03)。中性子束レベルが十分に低下していないと判定された場合(ステップS03 NO)、中性子吸収体1を投入する(ステップS04)。ここで、中性子吸収体1の投入は、燃料デブリが浸漬している冷却水の上方、あるいは冷却水内の上部から落下させる方法により行う。あるいは、燃料デブリの近傍に、案内管等で移送することにより行ってもよい。
As a result of adding the normal neutron absorber, the neutron flux level decreases, but it is determined whether or not the neutron flux level has been sufficiently reduced (step S03). When it is determined that the neutron flux level is not sufficiently lowered (step S03 NO), the
中性子吸収体1の投入により、中性子吸収効果が付加されるとともに、燃料デブリ中の核分裂性物質の希釈効果が加わり、反応度は低下する。その結果、中性子束レベルが十分に低下したかを判定する(ステップS05)。中性子束レベルが十分に低下していないと判定された場合(ステップS05 NO)、ステップS04以下を繰り返す。
By introducing the
中性子束レベルが十分に低下していると判定された場合(ステップS05 YES)、燃料デブリの取り出しが完了したか否かを判定する(ステップS06)。また、ステップS03で中性子レベルが十分に低下したと判定した場合(ステップS03 YES)にも、燃料デブリの取り出しが完了したか否かを判定する(ステップS06)。 When it is determined that the neutron flux level is sufficiently lowered (step S05 YES), it is determined whether or not the fuel debris removal is completed (step S06). Also, if it is determined in step S03 that the neutron level has sufficiently decreased (YES in step S03), it is determined whether or not the fuel debris removal has been completed (step S06).
燃料デブリの取り出しが完了していないと判定した場合(ステップS06 NO)、ステップS01以下を繰り返す。燃料デブリの取り出しが完了していると判定した場合(ステップS06 YES)は、ステップを終了する。 If it is determined that the fuel debris removal has not been completed (NO in step S06), steps S01 and after are repeated. If it is determined that the fuel debris removal has been completed (step S06 YES), the step is terminated.
なお、以上の手順では、まず、通常中性子吸収材を投入し、効果が十分でない場合に、中性子吸収体1を使用する場合を示したが、これに限定されない。たとえば、通常中性子吸収材を使用せずに、最初から中性子吸収体1を使用することでもよい。
In the above procedure, the case where the
以上のように、本実施形態による中性子吸収体1は、以下のような効果を有する。
(1)臨界事故を防止するために中性子吸収材を確実に緊急投入することができる。
(2)劣化ウランは、ホウ素化合物よりも柔らかく、作業具・工具を痛める恐れがない。
(3)デブリ取り出し作業中に水流によって上方に巻き上がる恐れがない。
(4)デブリが崩壊したり移動しても、重いためにデブリの動きに追随しやすい。
(5)ガンマ線等の放射線の遮へい効果が大きい。
(6)無機物なので、酸化以外の化学変化が生じない。酸化に対しては表面処理すればよい。
As described above, the
(1) In order to prevent a criticality accident, a neutron absorber can be reliably urgently charged.
(2) Depleted uranium is softer than boron compounds and does not hurt work tools and tools.
(3) There is no fear of rolling up due to water flow during the debris retrieval operation.
(4) Even if the debris collapses or moves, it is easy to follow the movement of the debris because it is heavy.
(5) Large shielding effect of radiation such as gamma rays.
(6) Since it is an inorganic substance, no chemical change other than oxidation occurs. What is necessary is just to surface-treat against oxidation.
[その他の実施形態]
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。たとえば、実施形態では、中性子吸収体の中性子吸収物質が劣化ウラン単独の場合を示したが、これに限定されない。劣化ウランと原子炉の反応度制御用に用いられている物質と組み合わせることも可能である。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. For example, in the embodiment, the case where the neutron absorbing material of the neutron absorber is a deteriorated uranium alone is shown, but the present invention is not limited to this. It can also be combined with depleted uranium and materials used for reactor reactivity control.
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。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同様に、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ものである。 Moreover, you may combine the characteristic of each embodiment. Furthermore, these embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…中性子吸収体、10…粒状体、11…被覆部、12…収納袋
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記燃料デブリ取り出しステップの後に中性子吸収体を前記燃料デブリの取り出し箇所に投入する中性子吸収体投入ステップと、
前記中性子吸収体投入ステップの後に、前記燃料デブリ近傍の中性子束レベルが十分に低下したか否かを判定し、十分に低下していないと判定した場合は、前記中性子吸収体投入ステップ以下を繰り返す中性子吸収体効果判定ステップと、
を有することを特徴とする臨界事故の防止方法。 A fuel debris removal step for removing a portion of the fuel debris;
A neutron absorber injection step of introducing a neutron absorber into the fuel debris extraction site after the fuel debris extraction step;
After the neutron absorber injection step, it is determined whether or not the neutron flux level in the vicinity of the fuel debris has sufficiently decreased. If it is determined that the neutron absorber level has not sufficiently decreased, the steps after the neutron absorber injection step are repeated. Neutron absorber effect determination step;
A method for preventing a criticality accident characterized by comprising:
前記燃料デブリの取り出し箇所に通常中性子吸収材を投入する通常中性子吸収材投入ステップと、
前記通常中性子吸収材投入ステップの後に、前記燃料デブリ近傍の中性子束レベルが十分に低下したか否かを判定し、十分に低下していないと判定した場合は、前記中性子吸収体投入ステップに移行する通常中性子吸収材効果判定ステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項9に記載の臨界事故の防止方法。 After the fuel debris retrieval step,
A normal neutron absorbing material charging step of charging a normal neutron absorbing material into the fuel debris removal point;
After the normal neutron absorber injection step, determine whether or not the neutron flux level in the vicinity of the fuel debris has sufficiently decreased. If it is determined that the neutron flux level has not sufficiently decreased, proceed to the neutron absorber injection step. A normal neutron absorber effect determination step,
The method for preventing a criticality accident according to claim 9, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016041501A JP2017156283A (en) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | Neutron absorber, and criticality accident prevention method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016041501A JP2017156283A (en) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | Neutron absorber, and criticality accident prevention method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017156283A true JP2017156283A (en) | 2017-09-07 |
Family
ID=59808709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016041501A Pending JP2017156283A (en) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | Neutron absorber, and criticality accident prevention method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017156283A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019033973A (en) * | 2017-08-18 | 2019-03-07 | 株式会社三洋物産 | Game machine |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2613712A1 (en) * | 1976-03-31 | 1977-10-06 | Steinmueller Gmbh L & C | SHIELDING MATERIAL |
JPH04252994A (en) * | 1991-01-29 | 1992-09-08 | Toshiba Corp | Fuel assembly for fast breeder reactor |
US5786611A (en) * | 1995-01-23 | 1998-07-28 | Lockheed Idaho Technologies Company | Radiation shielding composition |
JP2013003016A (en) * | 2011-06-17 | 2013-01-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Radiation shielding method and apparatus and processing method of structure |
JP2013036967A (en) * | 2011-08-08 | 2013-02-21 | Kyoto Bb Co Ltd | Emergency criticality prevention apparatus |
JP2013167586A (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-29 | Hitachi Chemical Co Ltd | Neutron absorber and method of manufacturing the same, and molten fuel treatment method |
JP2014092530A (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-19 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Neutron absorption member, critical state occurrence preventing method, and fissile material recovery method |
JP2014109485A (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-12 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Particulate neutron absorber, method of manufacturing the same, slurry containing the same, and criticality prevention method |
JP2014228331A (en) * | 2013-05-21 | 2014-12-08 | 東レ株式会社 | Method for shielding radiation from radioactive materials and bag-like body for radiation shield |
JP2015004662A (en) * | 2013-05-21 | 2015-01-08 | 日立化成株式会社 | Molten fuel retrieval device |
JP2015028495A (en) * | 2014-10-06 | 2015-02-12 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Method for carrying out nuclear fuel material in atomic power plant |
JP2015138007A (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Corium holding apparatus and nuclear reactor equipped with same |
JP2015184108A (en) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 株式会社東芝 | Molten fuel removal apparatus and method |
-
2016
- 2016-03-03 JP JP2016041501A patent/JP2017156283A/en active Pending
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52122800A (en) * | 1976-03-31 | 1977-10-15 | Steinmueller Gmbh L & C | Method of shielding radiation region |
DE2613712A1 (en) * | 1976-03-31 | 1977-10-06 | Steinmueller Gmbh L & C | SHIELDING MATERIAL |
JPH04252994A (en) * | 1991-01-29 | 1992-09-08 | Toshiba Corp | Fuel assembly for fast breeder reactor |
US5786611A (en) * | 1995-01-23 | 1998-07-28 | Lockheed Idaho Technologies Company | Radiation shielding composition |
US20130334444A1 (en) * | 2011-06-17 | 2013-12-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Radiation shielding method and device, and method of processing structure |
JP2013003016A (en) * | 2011-06-17 | 2013-01-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Radiation shielding method and apparatus and processing method of structure |
JP2013036967A (en) * | 2011-08-08 | 2013-02-21 | Kyoto Bb Co Ltd | Emergency criticality prevention apparatus |
JP2013167586A (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-29 | Hitachi Chemical Co Ltd | Neutron absorber and method of manufacturing the same, and molten fuel treatment method |
JP2014092530A (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-19 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Neutron absorption member, critical state occurrence preventing method, and fissile material recovery method |
JP2014109485A (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-12 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Particulate neutron absorber, method of manufacturing the same, slurry containing the same, and criticality prevention method |
JP2014228331A (en) * | 2013-05-21 | 2014-12-08 | 東レ株式会社 | Method for shielding radiation from radioactive materials and bag-like body for radiation shield |
JP2015004662A (en) * | 2013-05-21 | 2015-01-08 | 日立化成株式会社 | Molten fuel retrieval device |
JP2015138007A (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Corium holding apparatus and nuclear reactor equipped with same |
JP2015184108A (en) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 株式会社東芝 | Molten fuel removal apparatus and method |
JP2015028495A (en) * | 2014-10-06 | 2015-02-12 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Method for carrying out nuclear fuel material in atomic power plant |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
大友正一 外1名: "「単位質量,単位体積当りの熱中性子吸収断面積および散乱断面積(表)」", JAERI6010, JPN6019019351, March 1962 (1962-03-01), ISSN: 0004161046 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019033973A (en) * | 2017-08-18 | 2019-03-07 | 株式会社三洋物産 | Game machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9014324B2 (en) | Coolant with dispersed neutron poison micro-particles, used in SCWR emergency core cooling system | |
EP2889878B1 (en) | Burnable absorber-integrated control rod guide thimble | |
CN108470589B (en) | Fast-heating mixed energy spectrum critical reactor core capable of simultaneously transmuting minor actinides and long-service-life fission products | |
JP2017156283A (en) | Neutron absorber, and criticality accident prevention method | |
JP2013167586A (en) | Neutron absorber and method of manufacturing the same, and molten fuel treatment method | |
KR101549603B1 (en) | A passive safety device and a nuclear fuel assembly with the passive safety device | |
US4113560A (en) | Core catcher for nuclear reactor core meltdown containment | |
JP6579842B2 (en) | Fuel element and fuel assembly for fast reactor and core loaded with the same | |
RU2101788C1 (en) | Control rod of water-cooled pressurized-vessel reactor | |
JP5922610B2 (en) | Neutron absorbing glass for in-reactor charging, neutron absorbing material for in-reactor charging, molten fuel management method, molten fuel take-out method and reactor shutdown method | |
JP6240819B2 (en) | Fast breeder reactor with high safety | |
JP2013205127A (en) | Nuclear fuel material cutting device and cutting method in nuclear plant | |
JP2016029393A5 (en) | ||
JP2014194370A (en) | Criticality safety control apparatus, and contaminated water treatment system | |
KR102588913B1 (en) | Light water reactor uranium fuel assembly and nuclear fuel cycle operating method | |
RU2767298C1 (en) | Method for ensuring nuclear safety of a high-temperature fast neutron reactor | |
JP7278937B2 (en) | Method for manufacturing nuclear fuel elements | |
US3698996A (en) | Method of detecting the presence of a defective lithium-aluminate target in a reactor | |
Wigeland et al. | Repository benefits of partitioning and transmutation | |
JP6577280B2 (en) | Transuranium element conversion fuel assembly, transuranium element conversion core, and transuranium element conversion fuel assembly design method | |
Hicks et al. | A study of criticality in a spent fuel repository based on current canister designs | |
Ikeda et al. | High level radio-active wastes reduction through fast reactor | |
JP2017072480A (en) | Fuel pellet, nuclear fuel rod, fuel assembly and fuel pellet manufacturing method | |
KR101502761B1 (en) | A Criticality Control Method of Spent Nuclear Fuel Storage Facilities Using Radioactive Waste Vitrified Form | |
Ryzhov et al. | Prospective methods for optimization of minor actinides transmutation technology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20171201 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20171201 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180717 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190521 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190604 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20191126 |