JP3708599B2 - 使用済燃料集合体の収納体系収納時の未臨界度評価方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済燃料集合体を収納体系に収納するときの未臨界度評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉で使用済みとなった使用済燃料集合体（以下、使用済燃料という）は、原子力発電所内の使用済燃料貯蔵プール（以下、所内プールという）に一旦貯蔵され、再処理施設あるいは貯蔵施設へ輸送される。その際には、使用済燃料は一旦輸送容器（キャスク）に収納される。所内プールやキャスクには原子炉のように臨界性を外部から人為的に制御する機構がないため、万一の場合でも決して臨界にならないように、すなわち未臨界性を確保しなければならない。
【０００３】
従来の燃料集合体では、燃焼以前にいわゆる「初期濃縮度」が比較的低かったために、所内プールやキャスク内で誤って臨界になる恐れがないようにそれらを設計することが可能であった。ところが、原子力発電の経済性向上に対する要求が強くなるにつれて燃料集合体の初期濃縮度が高められ、その結果燃料集合体の増倍特性が高まり、従来の所内プールやキャスクをそのまま使用したのでは未臨界性を常時確保することが困難となってきた。
【０００４】
燃料集合体の数を低減すれば未臨界性の確保は可能となるが、貯蔵や輸送能率が低減し、輸送にあっては、より頻繁な輸送が必要となる。このことから、経済性が低下するのみでなく、輸送災害や放射線被曝の可能性も高くなる。したがって収納体数を低減するのは不都合である。この様な問題を解決する方法として、燃焼度クレジット（ＢＵＣ）を考慮することが極めて有効であることが広く認識されるようになっている。すなわち、「燃料集合体の中の核分裂性核種（フィッサイル）濃度は、燃焼と共に減耗し核分裂生成物（ＦＰ）などの中性子吸収物質が生成し、その結果、燃料集合体の中性子増倍特性は低下する」という特性を考慮すること（このことを燃焼度クレジットを考慮するという）が極めて有効であることが広く認識されるようになっている。
【０００５】
この燃焼度クレジットを考慮することは、燃料集合体内の濃縮度が低いことと実質的に等価であるため、一定以上の燃焼が進んでいればその使用済燃料を所内プールやキャスクに収納しても未臨界性を確保できるようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この燃焼度クレジットを考慮するためには、それぞれの燃料の燃焼度が既知か一定値以上であることを何等かの方法で確認しなければならない。確認の方法の一つとして、原子炉運転中に行われている燃焼管理計算値を利用して燃料１体毎の燃焼度や増倍率などの燃焼パラメータを特定する方法がある。この場合、その値を間違いなく当該燃料に対応づけて、かつ間違いなく所内プールやキャスクに収納しなければならない。また、燃焼管理計算値に代えて、使用済燃料１体ずつの燃焼度もしくは増倍率（反応度や未臨界度で表現しても良い）を測定して当該燃料を特定する方法もある。この場合も間違いなくキャスクに収納しなければならない。さらには、キャスク収納体系自体の未臨界性を確認することが考えられる。
【０００７】
以上説明したように、使用済燃料をキャスクに収納する際に燃焼度クレジットを考慮することが重要であるが、その考慮に際しては、当該燃料の燃焼パラメータを誤り無く適切に同定する必要があり、同定した後には誤り無くキャスクの所定の位置に収納しなければならない。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、所内プールやキャスク収納体系での未臨界性を確保して使用済燃料集合体を安全確実にしかも能率よく輸送あるいは貯蔵できる使用済燃料集合体の収納体系収納時の未臨界度評価方法を得ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、各々の使用済燃料集合体毎に軸方向中性子放出率分布を求めその値に基づいて軸方向燃焼度分布を求め、ここで得られた軸方向燃焼度と予め対応付けされた中性子輸送計算用の核定数との相関から中性子輸送計算用の核定数を求め、前記使用済燃料集合体をその収納体系へ収納する過程において前記収納体系の軸方向中性子束分布を測定し、前記求めた中性子輸送計算用の核定数と前記中性子放出率とを用いて収納過程の収納体系に対する固定中性子源モードの中性子輸送計算を行って中性子束を計算し、この計算で得られた中性子束が前記測定で得られた中性子束と比例するように前記求めた中性子輸送計算用の核定数の一部を調整し、この調整済み核定数を用いて収納過程の収納体系の中性子増倍特性を評価し、さらに軸方向中性子束分布測定値の相対変化である分布形状を前記調整済み核定数を用いた固定中性子源モードの計算で再現できるように必要に応じて軸方向に前記調整済み核定数の一部を調整して最終的な修正済み核定数を得、前記収納体系に前記使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、収納体系内に水が存在する場合の収納体系外周での中性子束と水を排除し収納体系内に水が存在しない場合の中性子束を測定し、この中性子束の測定値より収納体系内に水が存在する場合の収納体系外周での中性子束と水が存在しない場合の収納体系外周で中性子束との中性子束比を求め、前記中性子輸送計算用の核定数のうち前記最終的な修正済み核定数を用いて評価した水が存在する収納体系の外周の中性子束と、前記求めた中性子輸送計算用の核定数に対応する燃料組成を用いた水が存在しない収納体系の中性子輸送計算用の核定数を用いて評価した水なし収納体系の外周の中性子束との中性子束比を算出し、測定から求めた中性子束比と計算した中性子束比とが一致するように水が存在する収納体系の前記最終的な修正済み核定数に新しく修正を加え、新しく修正された新修正核定数を用いて水の存在する収納体系の未臨界度を再評価するようにしたものである。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１において、使用済燃料集合体毎の軸方向中性子放出率は、中性子の測定により求めるようにしたものである。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項１において、使用済燃料集合体毎の軸方向中性子放出率は、炉心燃焼管理計算値を元に求めるようにしたものである。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項１において、中性子輸送計算用の核定数のうち調整する定数は、１核分裂当たり放出される中性子数としたものである。
【００２３】
請求項５の発明は、請求項１において、中性子増倍特性は、実効増倍率としたものである。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項１において、固定中性子源モード計算に用いる中性子増倍特性は、１核分裂当たり放出される中性子数を零として計算したときの中性子束と、実際の値を用いて計算したときの中性子束との比を１から差し引いて得られる局所中性子倍増率としたものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す概念図である。図１に示すように、使用済燃料収納体系はステップ１からステップｎまでの体系がある。使用済燃料集合体の収納体系への収納には、収納する使用済燃料集合体の体数毎に１つのステップで行われる。すなわち、使用済燃料集合体の体数がｎ個であるときはｎステップで行われ、使用済燃料収納体系ステップ１は収納開始時点のステップを示しており、使用済燃料収納体系ステップｎは収納終了時点のステップを示している。
【００２８】
図１において、収納する使用済燃料集合体については、その各々の使用済燃料集合体に対して燃料集合体単体データ１１を求める。すなわち、軸方向中性子放出率分布１２を測定して求め、また、その測定した軸方向中性子放出率に基づいて軸方向燃焼度分布１３を求める。ここで、使用済燃料集合体の軸方向中性子放出率分布１２の測定は、使用済燃料集合体を所内プールから引き出した状態で、他の使用済燃料集合体の影響を受けない状態で測定する。
【００２９】
これらの測定手法としては、使用済燃料集合体が放出する中性子を測定する。この中性子の側定は、例えば特開昭６３−１５１９７公報（特願昭６１−１５９９５１号）「使用済燃料集合体の非破壊測定方法」にその代表的手法が示されており、本発明においてもその測定手法を用いる。また、測定手法を用いないときは、炉心燃焼管理計算値を元に求める。
【００３０】
次に、中性子輸送計算用の核定数を求める。この中性子輸送計算用核定数１４は、燃料集合体単体データ１１である軸方向燃焼度分布１３に基づいて、中性子輸送計算用核定数ライブラリ１５から求められる。中性子輸送計算用核定数ライブラリ１５は、予め燃焼度分布１３と中性子輸送計算用の核定数１４との相関関係を計算して求めたものであり、この燃焼度との相関から中性子輸送計算用の核定数が求められる。
【００３１】
次に、収納体系測定データである軸方向中性子束（計数率）測定値１６を求める。すなわち、使用済燃料集合の収納体系（キャスク）への収納過程において、収納体系での軸方向中性子束又はそれに対応する計数率分布（以下軸方向中性子束という）を測定し、その軸方向中性子束（計数率）測定値１６ａを求める。一方、中性子計算用核定数１４と軸方向中性子放出率１２とを用いて収納過程に対する固定源モードの中性子輸送計算を行い、軸方向中性子束（計数率）計算値１７ａを求める。
【００３２】
そして、この中性子輸送計算で得られた軸方向中性子束（計数率）計算値１７ａが、測定で得られた軸方向中性子束（計数率）測定値１６ａと比例するように、核定数の一部を調整する。この場合、中性子輸送計算用の核定数のうち、１核分裂当たり放出される中性子数は少なくとも調整するものとする。そして、調整された核定数１８ａを用いて収納体系の中性子増倍特性１９ｂを評価する。
【００３３】
さらに、軸方向中性子束分布測定値１６ａの相対変化（分布形）を調整済定数１８ａを用いた固定源モード計算で再現できるように、必要に応じて軸方向に核定数の一部を調整する。このように、中性子束（計数率）は、特定した軸方向の数点を評価すると共に、さらに軸方向の分布形も対象とする。
【００３４】
次に、２個めの使用済燃料集合体を使用済燃料収納体に収納するに当たっては、上述した１個めの使用済燃料集合体の収納の場合と同様に、燃料集合体単体データ１１として、軸方向中性子放出率分布１２を測定して求め、また、その測定した軸方向中性子放出率に基づいて軸方向燃焼度分布１３を求める。
【００３５】
次に、収納体系測定データである軸方向中性子束（計数率）測定値１６ｂを求める。そして、中性子輸送計算用核定数としては、１個めの使用済燃料集合体の収納の際に求めた修正済核定数１８ａを用いる。すなわち、修正済核定数１８ａと軸方向中性子放出率１２とを用いて収納過程に対する固定源モードの中性子輸送計算を行い、軸方向中性子束（計数率）計算値１７ｂを求める。
【００３６】
そして、この中性子輸送計算で得られた軸方向中性子束（計数率）計算値１７ｂが、測定で得られた軸方向中性子束（計数率）測定値１６ｂと比例するように、核定数の一部を調整する。この場合、中性子輸送計算用の核定数のうち、１核分裂当たり放出される中性子数は少なくとも調整するものとする。そして、調整された核定数１８ｂを用いて収納体系の中性子増倍特性１９ｂを評価する。
【００３７】
さらに、軸方向中性子束分布測定値１６ｂの相対変化（分布形）を調整済定数１８ｂを用いた固定源モード計算で再現できるように、必要に応じて軸方向に核定数の一部を調整する。
【００３８】
以下同様に、ｎ個の使用済燃料集合体を順次使用済燃料収納体に収納する過程で、使用済燃料集合体の収納体系収納時の未臨界度を評価する。
【００３９】
以上のように、この第１の実施の形態では、各使用済燃料集合体毎に、使用済燃料集合体の単体データ１１である軸方向中性子放出率分布１２、及び軸方向燃焼分布１３を求め、別に求められた中性子輸送計算用核定数ライブラリ１５と燃焼度１３との相関から中性子輸送計算用核定数１４を求め、一方、収納体系への使用済燃料収納の過程において収納体系の軸方向中性子束（計数率）分布を収納体系測定データとして測定し、中性子輸送計算用核定数１４と軸方向中性子放出率１２とを用いて収納過程の体系に対する固定中性子源モードの中性子輸送計算を行い、この計算で得られた中性子束（計数率）計算値１７が、測定で得られた中性子束（計数率）測定値１６と比例するように核定数の一部を調整し、その調整済定数１８を用いて収納過程の体系の中性子増倍特性１９を評価し、さらに軸方向の中性子束分布測定値１６の相対変化（分布形）を調整済定数１８を用いた固定中性子源モードの計算で再現できるように、必要に応じて軸方向に核定数１８の一部を調整するようにしている。
【００４０】
この本発明の第１の実施の形態によれば、各使用済燃料集合体毎に軸方向中性子放出率分布と燃焼度（単体データ）を求めると共に、中性子輸送計算用核定数を求め、使用済燃料収納体系の中性子束分布を計算する。そして、中性子計数率を測定して必要に応じて計算値を修正し（自発中性子増倍法と呼ぶ）、さらに、軸方向相対分布形を計算値と測定値とで比較して（自発中性子増倍分布形法と呼ぶ）、必要に応じて核定数を修正する。このため、計算値は２重に測定値に対して修正され、信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図２は本発明の第２の実施の形態の説明図である。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態に追加して設けられる。図２では、第１の実施の形態に関する部分は省略されている。
【００４２】
すなわち、第２の実施の形態は、第１の実施の形態での収納過程の少なくとも一部において、中性子源２０を配置し、その中性子源２０の配置に伴う増倍中性子束２１を測定し、別に求められた組成既知の燃料集合体を収納した場合の増倍中性子束と中性子増倍特性との相関である校正曲線２２を利用して、収納過程の収納体系での中性子増倍特性１９（アクティブ中性子増倍）を評価して、未臨界度評価値の信頼度を確認するようにしたものである。
【００４３】
この第２の実施の形態によれば、Cf-252のような中性子源２０を用いて、その中性子源２０に伴う増倍中性子束２１を測定して計算値と比較し、信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図３は本発明の第３の実施の形態の説明図である。この第３の実施の形態は、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態に追加して設けられる。図３では、第１の実施の形態に関する部分は省略されている。
【００４５】
図３に示すように、第１の実施の形態での使用済燃料収納の収納過程の少なくとも一部において、移動可能な中性子源２０Ａを配置し、この中性子源２０Ａを収納体系の軸方向または半径方向に一定の範囲で移動させる。そして、その移動させたときの増倍中性子束の比２４、すなわち、中性子束（計数率）の変化（中性子束比）を測定する。一方、別に求められた組成既知の燃料集合体を収納した場合の中性子束（計数率）の変化（中性子束比）と中性子増倍特性との相関である校正曲線２２Ａを準備しておき、それを用いて収納過程の体系の中性子増倍特性１９Ａ（アクティブ中性子分布形）を評価し、未臨界度評価値の信頼度を確認する。
【００４６】
この第３の実施の形態によれば、Cf-252のような中性子源２０Ａを収納体系の中で動かした際の増倍中性子束（計数率）の応答特性の相対変化を測定して計算値と比較し、信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図４は本発明の第４の実施の形態の説明図である。この第４の実施の形態は、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態に追加して設けられる。図４では、第１の実施の形態に関する部分は省略されている。
【００４８】
図４に示すように、第１の実施の形態における収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、収納体系内部の相対的に中性子インポータンスの高い位置の使用済燃料集合体を、中性子増倍特性既知の標準燃料集合体又は中性子吸収体と置換する。
【００４９】
そして、その置換に伴う中性子束（計数率）の変化２５を測定する。一方、別に求められた標準燃料集合体又は中性子吸収体への置換に伴う中性子束（計数率）の変化と中性子増倍特性との相関である校正曲線２２Ｂを準備しておき、それを用いて使用済燃料収納体系の未臨界度を評価し、未臨界度評価値の信頼度を確認する。すなわち、体系内部の相対的に中性子インポータンスの高い位置の使用済燃料集合体と中性子増倍特性既知の標準燃料集合体又は中性子吸収体との置換に伴う中性子束（計数率）の変化２５から、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して（標準燃料／吸収体）、未臨界度評価値の信頼度を確認する。
【００５０】
この第４の実施の形態によれば、中性子インポータンスの相対的に高い位置の使用済燃料を中性子増倍特性既知の標準燃料集合体又は中性子吸収体と置換し、その置換に伴う中性子計数率の変化応答特性を測定して計算値と比較し、信頼度を高めるので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００５１】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図５は本発明の第５の実施の形態の説明図である。この第５の実施の形態は、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態に追加して設けられる。図５では、第１の実施の形態に関する部分は省略されている。
【００５２】
図５に示すように、この第５の実施の形態では、第１の実施の形態における収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、水を排除し、水なしの場合の収納体系外周での中性子束（計数率）を測定し、水在りの場合の中性子束と水なしの場合の中性子束との比を測定し、この中性子束（計数率）比の測定値２６に対して、その中性子束（計数率）比の計算値２７が一致するように、収納体系の核定数に新しく修正を加えて新修正核定数２８を求め、新しく修正された新修正核定数２８を用いて収納体系の中性子増倍特性１９を評価する。
【００５３】
中性子束（計数率）比の計算値２７は、中性子輸送計算用核定数のうち最終的な修正済み核定数を用いて評価した水が存在する収納体系の外周の中性子計数率と、中性子輸送計算用核定数に対応する燃料組成を用いた水なし体系の中性子輸送計算用核定数を用いて評価した水なし体系の外周の中性子計数率との比として計算される。そして、中性子束（計数率）比の測定値２６と、中性子束（計数率）比の計算値２７とが一致するように、必要に応じて水が存在する収納体系の核定数に新しく修正を加え、新しく修正された新修正核定数２８を用いて水在り体系の未臨界度を再評価し、新修正以前の修正核定数を用いて得られた未臨界度評価値の信頼度を確認する。
【００５４】
すなわち、この第５の実施の形態は、収納体系内に水が存在する場合と存在しない場合とに対して、収納体系外周での中性子束（計数率）の比を測定し、その測定した中性子束（計数率）比の測定値２６が、中性子輸送計算用核定数のうち最終的な修正済み核定数を用いて評価した水が存在する収納体系の外周の中性子束（計数率）と、中性子輸送計算用核定数に対応する燃料組成を用いた水なし体系の中性子輸送計算用核定数を用いて評価した水なし体系の外周の中性子束（計数率）との比（中性子束（計数率）の計算値）が一致するように、必要に応じて水が存在する体系の核定数に新しく修正を加え、新しく修正された新修正核定数２８を用いて水在り体系の未臨界度を再評価し、新修正以前の修正核定数を用いて得られた未臨界度評価値の信頼度を確認する。
【００５５】
この第５の実施の形態によれば、収納体系の外周部で、収納体系内部に水が在る場合とない場合との中性子束（計数率）の応答特性を測定して計算値と比較し、必要に応じて中性子輸送計算用核定数を修正して水がある体系の中性子増倍特性を修正計算するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００５６】
ここで、第１の実施の形態を基本とし、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の収納過程の少なくとも一部において、収納過程の体系の中性子増倍特性を確認するための第２の実施の形態と第３の実施の形態、及び収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後に使用済燃料収納体系の未臨界度を評価するための第４の実施の形態と第５の実施の形態を適宜組み合わせて、以下に述べるように未臨界度評価値の信頼度を確認するようにしても良い。これは、信頼度の確認の必要性、作業の効率及び信頼性の精度等の観点から、採用する方法を検討することとなる。
【００５７】
すなわち、第２の実施の形態と第３の実施の形態との双方を、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、適用することも可能である。すなわち、第２の実施の形態と第３の実施の形態との双方にて、収納過程の収納体系の中性子増倍特性を評価して、未臨界度評価値の信頼度を確認する。これにより、Cf-252のような中性子源２０を用いて、増倍中性子束の測定値とその計算値と比較し信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００５８】
また、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第２の実施の形態、第３の実施の形態、及び第４の実施の形態を適用することも可能である。すなわち、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第２の実施の形態と第３の実施の形態との双方にて、収納過程の体系の中性子増倍特性を評価し、また、収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後に、第４の実施の形態により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して、未臨界度評価値の信頼度を確認する。これにより、Cf-252のような中性子源２０を用いて、増倍中性子束の測定値と計算値と比較し、また、中性子束の変化により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００５９】
さらに、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第２の実施の形態、第３の実施の形態、第４の実施の形態、及び第５の実施の形態を適用することも可能である。すなわち、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第２の実施の形態と第３の実施の形態との双方にて、収納過程の体系の中性子増倍特性を評価し、また、収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、第４の実施の形態及び第５の実施の形態の双方により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して、未臨界度評価値の信頼度を確認する。これにより、Cf-252のような中性子源２０を用いて、増倍中性子束の測定値と計算値と比較し、また、中性子束の変化、及び中性子束比により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００６０】
また、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第３の実施の形態及び第４の実施の形態を適用することも可能である。すなわち、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第３の実施の形態により収納過程の体系の中性子増倍特性を評価し、また、収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、第４の実施の形態により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して未臨界度評価値の信頼度を確認する。これにより、Cf-252のような中性子源２０を用いて、増倍中性子束の測定値と計算値と比較し、また、既知の標準燃料集合体に置換して使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００６１】
また、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第３の実施の形態及び第５の実施の形態を適用することも可能である。すなわち、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第３の実施の形態により収納過程の体系の中性子増倍特性を評価し、また、収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、第５の実施の形態により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して、未臨界度評価値の信頼度を確認する。これにより、Cf-252のような中性子源２０を用いて、増倍中性子束の測定値と計算値と比較し、また、水在りの場合と水なしの場合の中性子束の比により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００６２】
また、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第４の実施の形態及び第５の実施の形態を適用することも可能である。すなわち、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、第４の実施の形態及び第５の実施の形態により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して、未臨界度評価値の信頼度を確認する。
【００６３】
これにより、既知の標準燃料集合体に置換した場合の中性子束の変化及び水在りの場合と水なしの場合の中性子束の比により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００６４】
次に、第１の実施の形態において、使用済燃料集合体毎の軸方向中性子放出率を中性子測定により求める場合には、信頼度の高い未臨界度の評価ができる。一方、使用済燃料集合体毎の軸方向中性子放出率を炉心燃焼管理計算値を元に求める場合には、使用済集合体の単体データの測定を行わずに実施することができるので簡便である。この場合、軸方向中性子放出率は、原子炉の炉心燃焼管理計算値を元に、別途、燃焼度と中性子放出率との相関を予め計算で用意しておき、それにより求めることになる。
【００６５】
また、第１の実施の形態において、中性子輸送計算用定数のうち調整する定数は、１核分裂当たり放出される中性子数νとする。すなわち、中性子輸送計算用定数のうち調整する定数は、最も調節が容易である１核分裂当たり放出される中性子数νとし、未臨界度評価方法を実施するので、中性子輸送計算方法が簡便となる。
【００６６】
一方、第１の実施の形態において、中性子増倍特性は実効増倍率Keffを用いる。したがって、評価する中性子増倍特性を実効増倍率keffとするので、最も基本的な中性子増倍特性を評価することができる。
【００６７】
また、第１の実施の形態での中性子増倍特性は、固定中性子源モード計算において、１核分裂当たり放出される中性子数νを零として計算したときの中性子束と実際の値を用いて計算したときの中性子束との比を１から差し引いて得られる局所中性子倍増率ksとする。このため、最も安全側の評価を行うことができる。
【００６８】
次に、第３の実施の形態での中性子計数率比は、空間的中性子束分布が指数関数に落ち着いていない過渡領域における比を用いる。この場合には使用済燃料の組成の違いによる影響を受けずに、中性子増倍特性を評価することができる。一方、第３の実施の形態での中性子計数率比として、空間的中性子束分布が指数関数に落ち着いている状態における比で評価する場合には、最も基本的である空間的中性子束分布で中性子増倍特性を評価することになる。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係わる使用済燃料集合体の収納体系収納時の未臨界度評価方法によれば、燃焼度クレジットを考慮する場合において、所内プールあるいはキャスク収納体系の未臨界度を適切に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の説明図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の説明図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の説明図。
【図５】本発明の第５の実施の形態の説明図。
【符号の説明】
１１ 燃料集合体単体データ
１２ 軸方向中性子放出率分布
１３ 軸方向燃焼度分布
１４ 中性子輸送計算用核定数
１５ 中性子輸送計算用核定数ライブラリ
１６ 軸方向中性子束（計数率）測定値
１７ 軸方向中性子束（計数率）計算値
１８ 修正済核定数
１９ 中性子増倍特性
２０ 外部中性子源
２１ 増倍中性子束
２２ 校正曲線
２４ 増倍中性子束の比
２５ 中性子束の変化
２６ 中性子束比の測定値
２７ 中性子束比の計算値
２８ 新修正核定数
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済燃料集合体を収納体系に収納するときの未臨界度評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉で使用済みとなった使用済燃料集合体（以下、使用済燃料という）は、原子力発電所内の使用済燃料貯蔵プール（以下、所内プールという）に一旦貯蔵され、再処理施設あるいは貯蔵施設へ輸送される。その際には、使用済燃料は一旦輸送容器（キャスク）に収納される。所内プールやキャスクには原子炉のように臨界性を外部から人為的に制御する機構がないため、万一の場合でも決して臨界にならないように、すなわち未臨界性を確保しなければならない。
【０００３】
従来の燃料集合体では、燃焼以前にいわゆる「初期濃縮度」が比較的低かったために、所内プールやキャスク内で誤って臨界になる恐れがないようにそれらを設計することが可能であった。ところが、原子力発電の経済性向上に対する要求が強くなるにつれて燃料集合体の初期濃縮度が高められ、その結果燃料集合体の増倍特性が高まり、従来の所内プールやキャスクをそのまま使用したのでは未臨界性を常時確保することが困難となってきた。
【０００４】
燃料集合体の数を低減すれば未臨界性の確保は可能となるが、貯蔵や輸送能率が低減し、輸送にあっては、より頻繁な輸送が必要となる。このことから、経済性が低下するのみでなく、輸送災害や放射線被曝の可能性も高くなる。したがって収納体数を低減するのは不都合である。この様な問題を解決する方法として、燃焼度クレジット（ＢＵＣ）を考慮することが極めて有効であることが広く認識されるようになっている。すなわち、「燃料集合体の中の核分裂性核種（フィッサイル）濃度は、燃焼と共に減耗し核分裂生成物（ＦＰ）などの中性子吸収物質が生成し、その結果、燃料集合体の中性子増倍特性は低下する」という特性を考慮すること（このことを燃焼度クレジットを考慮するという）が極めて有効であることが広く認識されるようになっている。
【０００５】
この燃焼度クレジットを考慮することは、燃料集合体内の濃縮度が低いことと実質的に等価であるため、一定以上の燃焼が進んでいればその使用済燃料を所内プールやキャスクに収納しても未臨界性を確保できるようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この燃焼度クレジットを考慮するためには、それぞれの燃料の燃焼度が既知か一定値以上であることを何等かの方法で確認しなければならない。確認の方法の一つとして、原子炉運転中に行われている燃焼管理計算値を利用して燃料１体毎の燃焼度や増倍率などの燃焼パラメータを特定する方法がある。この場合、その値を間違いなく当該燃料に対応づけて、かつ間違いなく所内プールやキャスクに収納しなければならない。また、燃焼管理計算値に代えて、使用済燃料１体ずつの燃焼度もしくは増倍率（反応度や未臨界度で表現しても良い）を測定して当該燃料を特定する方法もある。この場合も間違いなくキャスクに収納しなければならない。さらには、キャスク収納体系自体の未臨界性を確認することが考えられる。
【０００７】
以上説明したように、使用済燃料をキャスクに収納する際に燃焼度クレジットを考慮することが重要であるが、その考慮に際しては、当該燃料の燃焼パラメータを誤り無く適切に同定する必要があり、同定した後には誤り無くキャスクの所定の位置に収納しなければならない。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、所内プールやキャスク収納体系での未臨界性を確保して使用済燃料集合体を安全確実にしかも能率よく輸送あるいは貯蔵できる使用済燃料集合体の収納体系収納時の未臨界度評価方法を得ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、各々の使用済燃料集合体毎に軸方向中性子放出率分布を求めその値に基づいて軸方向燃焼度分布を求め、ここで得られた軸方向燃焼度と予め対応付けされた中性子輸送計算用の核定数との相関から中性子輸送計算用の核定数を求め、前記使用済燃料集合体をその収納体系へ収納する過程において前記収納体系の軸方向中性子束分布を測定し、前記求めた中性子輸送計算用の核定数と前記中性子放出率とを用いて収納過程の収納体系に対する固定中性子源モードの中性子輸送計算を行って中性子束を計算し、この計算で得られた中性子束が前記測定で得られた中性子束と比例するように前記求めた中性子輸送計算用の核定数の一部を調整し、この調整済み核定数を用いて収納過程の収納体系の中性子増倍特性を評価し、さらに軸方向中性子束分布測定値の相対変化である分布形状を前記調整済み核定数を用いた固定中性子源モードの計算で再現できるように必要に応じて軸方向に前記調整済み核定数の一部を調整して最終的な修正済み核定数を得、前記収納体系に前記使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、収納体系内に水が存在する場合の収納体系外周での中性子束と水を排除し収納体系内に水が存在しない場合の中性子束を測定し、この中性子束の測定値より収納体系内に水が存在する場合の収納体系外周での中性子束と水が存在しない場合の収納体系外周で中性子束との中性子束比を求め、前記中性子輸送計算用の核定数のうち前記最終的な修正済み核定数を用いて評価した水が存在する収納体系の外周の中性子束と、前記求めた中性子輸送計算用の核定数に対応する燃料組成を用いた水が存在しない収納体系の中性子輸送計算用の核定数を用いて評価した水なし収納体系の外周の中性子束との中性子束比を算出し、測定から求めた中性子束比と計算した中性子束比とが一致するように水が存在する収納体系の前記最終的な修正済み核定数に新しく修正を加え、新しく修正された新修正核定数を用いて水の存在する収納体系の未臨界度を再評価するようにしたものである。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１において、使用済燃料集合体毎の軸方向中性子放出率は、中性子の測定により求めるようにしたものである。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項１において、使用済燃料集合体毎の軸方向中性子放出率は、炉心燃焼管理計算値を元に求めるようにしたものである。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項１において、中性子輸送計算用の核定数のうち調整する定数は、１核分裂当たり放出される中性子数としたものである。
【００２３】
請求項５の発明は、請求項１において、中性子増倍特性は、実効増倍率としたものである。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項１において、固定中性子源モード計算に用いる中性子増倍特性は、１核分裂当たり放出される中性子数を零として計算したときの中性子束と、実際の値を用いて計算したときの中性子束との比を１から差し引いて得られる局所中性子倍増率としたものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す概念図である。図１に示すように、使用済燃料収納体系はステップ１からステップｎまでの体系がある。使用済燃料集合体の収納体系への収納には、収納する使用済燃料集合体の体数毎に１つのステップで行われる。すなわち、使用済燃料集合体の体数がｎ個であるときはｎステップで行われ、使用済燃料収納体系ステップ１は収納開始時点のステップを示しており、使用済燃料収納体系ステップｎは収納終了時点のステップを示している。
【００２８】
図１において、収納する使用済燃料集合体については、その各々の使用済燃料集合体に対して燃料集合体単体データ１１を求める。すなわち、軸方向中性子放出率分布１２を測定して求め、また、その測定した軸方向中性子放出率に基づいて軸方向燃焼度分布１３を求める。ここで、使用済燃料集合体の軸方向中性子放出率分布１２の測定は、使用済燃料集合体を所内プールから引き出した状態で、他の使用済燃料集合体の影響を受けない状態で測定する。
【００２９】
これらの測定手法としては、使用済燃料集合体が放出する中性子を測定する。この中性子の側定は、例えば特開昭６３−１５１９７公報（特願昭６１−１５９９５１号）「使用済燃料集合体の非破壊測定方法」にその代表的手法が示されており、本発明においてもその測定手法を用いる。また、測定手法を用いないときは、炉心燃焼管理計算値を元に求める。
【００３０】
次に、中性子輸送計算用の核定数を求める。この中性子輸送計算用核定数１４は、燃料集合体単体データ１１である軸方向燃焼度分布１３に基づいて、中性子輸送計算用核定数ライブラリ１５から求められる。中性子輸送計算用核定数ライブラリ１５は、予め燃焼度分布１３と中性子輸送計算用の核定数１４との相関関係を計算して求めたものであり、この燃焼度との相関から中性子輸送計算用の核定数が求められる。
【００３１】
次に、収納体系測定データである軸方向中性子束（計数率）測定値１６を求める。すなわち、使用済燃料集合の収納体系（キャスク）への収納過程において、収納体系での軸方向中性子束又はそれに対応する計数率分布（以下軸方向中性子束という）を測定し、その軸方向中性子束（計数率）測定値１６ａを求める。一方、中性子計算用核定数１４と軸方向中性子放出率１２とを用いて収納過程に対する固定源モードの中性子輸送計算を行い、軸方向中性子束（計数率）計算値１７ａを求める。
【００３２】
そして、この中性子輸送計算で得られた軸方向中性子束（計数率）計算値１７ａが、測定で得られた軸方向中性子束（計数率）測定値１６ａと比例するように、核定数の一部を調整する。この場合、中性子輸送計算用の核定数のうち、１核分裂当たり放出される中性子数は少なくとも調整するものとする。そして、調整された核定数１８ａを用いて収納体系の中性子増倍特性１９ｂを評価する。
【００３３】
さらに、軸方向中性子束分布測定値１６ａの相対変化（分布形）を調整済定数１８ａを用いた固定源モード計算で再現できるように、必要に応じて軸方向に核定数の一部を調整する。このように、中性子束（計数率）は、特定した軸方向の数点を評価すると共に、さらに軸方向の分布形も対象とする。
【００３４】
次に、２個めの使用済燃料集合体を使用済燃料収納体に収納するに当たっては、上述した１個めの使用済燃料集合体の収納の場合と同様に、燃料集合体単体データ１１として、軸方向中性子放出率分布１２を測定して求め、また、その測定した軸方向中性子放出率に基づいて軸方向燃焼度分布１３を求める。
【００３５】
次に、収納体系測定データである軸方向中性子束（計数率）測定値１６ｂを求める。そして、中性子輸送計算用核定数としては、１個めの使用済燃料集合体の収納の際に求めた修正済核定数１８ａを用いる。すなわち、修正済核定数１８ａと軸方向中性子放出率１２とを用いて収納過程に対する固定源モードの中性子輸送計算を行い、軸方向中性子束（計数率）計算値１７ｂを求める。
【００３６】
そして、この中性子輸送計算で得られた軸方向中性子束（計数率）計算値１７ｂが、測定で得られた軸方向中性子束（計数率）測定値１６ｂと比例するように、核定数の一部を調整する。この場合、中性子輸送計算用の核定数のうち、１核分裂当たり放出される中性子数は少なくとも調整するものとする。そして、調整された核定数１８ｂを用いて収納体系の中性子増倍特性１９ｂを評価する。
【００３７】
さらに、軸方向中性子束分布測定値１６ｂの相対変化（分布形）を調整済定数１８ｂを用いた固定源モード計算で再現できるように、必要に応じて軸方向に核定数の一部を調整する。
【００３８】
以下同様に、ｎ個の使用済燃料集合体を順次使用済燃料収納体に収納する過程で、使用済燃料集合体の収納体系収納時の未臨界度を評価する。
【００３９】
以上のように、この第１の実施の形態では、各使用済燃料集合体毎に、使用済燃料集合体の単体データ１１である軸方向中性子放出率分布１２、及び軸方向燃焼分布１３を求め、別に求められた中性子輸送計算用核定数ライブラリ１５と燃焼度１３との相関から中性子輸送計算用核定数１４を求め、一方、収納体系への使用済燃料収納の過程において収納体系の軸方向中性子束（計数率）分布を収納体系測定データとして測定し、中性子輸送計算用核定数１４と軸方向中性子放出率１２とを用いて収納過程の体系に対する固定中性子源モードの中性子輸送計算を行い、この計算で得られた中性子束（計数率）計算値１７が、測定で得られた中性子束（計数率）測定値１６と比例するように核定数の一部を調整し、その調整済定数１８を用いて収納過程の体系の中性子増倍特性１９を評価し、さらに軸方向の中性子束分布測定値１６の相対変化（分布形）を調整済定数１８を用いた固定中性子源モードの計算で再現できるように、必要に応じて軸方向に核定数１８の一部を調整するようにしている。
【００４０】
この本発明の第１の実施の形態によれば、各使用済燃料集合体毎に軸方向中性子放出率分布と燃焼度（単体データ）を求めると共に、中性子輸送計算用核定数を求め、使用済燃料収納体系の中性子束分布を計算する。そして、中性子計数率を測定して必要に応じて計算値を修正し（自発中性子増倍法と呼ぶ）、さらに、軸方向相対分布形を計算値と測定値とで比較して（自発中性子増倍分布形法と呼ぶ）、必要に応じて核定数を修正する。このため、計算値は２重に測定値に対して修正され、信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図２は本発明の第２の実施の形態の説明図である。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態に追加して設けられる。図２では、第１の実施の形態に関する部分は省略されている。
【００４２】
すなわち、第２の実施の形態は、第１の実施の形態での収納過程の少なくとも一部において、中性子源２０を配置し、その中性子源２０の配置に伴う増倍中性子束２１を測定し、別に求められた組成既知の燃料集合体を収納した場合の増倍中性子束と中性子増倍特性との相関である校正曲線２２を利用して、収納過程の収納体系での中性子増倍特性１９（アクティブ中性子増倍）を評価して、未臨界度評価値の信頼度を確認するようにしたものである。
【００４３】
この第２の実施の形態によれば、Cf-252のような中性子源２０を用いて、その中性子源２０に伴う増倍中性子束２１を測定して計算値と比較し、信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図３は本発明の第３の実施の形態の説明図である。この第３の実施の形態は、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態に追加して設けられる。図３では、第１の実施の形態に関する部分は省略されている。
【００４５】
図３に示すように、第１の実施の形態での使用済燃料収納の収納過程の少なくとも一部において、移動可能な中性子源２０Ａを配置し、この中性子源２０Ａを収納体系の軸方向または半径方向に一定の範囲で移動させる。そして、その移動させたときの増倍中性子束の比２４、すなわち、中性子束（計数率）の変化（中性子束比）を測定する。一方、別に求められた組成既知の燃料集合体を収納した場合の中性子束（計数率）の変化（中性子束比）と中性子増倍特性との相関である校正曲線２２Ａを準備しておき、それを用いて収納過程の体系の中性子増倍特性１９Ａ（アクティブ中性子分布形）を評価し、未臨界度評価値の信頼度を確認する。
【００４６】
この第３の実施の形態によれば、Cf-252のような中性子源２０Ａを収納体系の中で動かした際の増倍中性子束（計数率）の応答特性の相対変化を測定して計算値と比較し、信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図４は本発明の第４の実施の形態の説明図である。この第４の実施の形態は、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態に追加して設けられる。図４では、第１の実施の形態に関する部分は省略されている。
【００４８】
図４に示すように、第１の実施の形態における収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、収納体系内部の相対的に中性子インポータンスの高い位置の使用済燃料集合体を、中性子増倍特性既知の標準燃料集合体又は中性子吸収体と置換する。
【００４９】
そして、その置換に伴う中性子束（計数率）の変化２５を測定する。一方、別に求められた標準燃料集合体又は中性子吸収体への置換に伴う中性子束（計数率）の変化と中性子増倍特性との相関である校正曲線２２Ｂを準備しておき、それを用いて使用済燃料収納体系の未臨界度を評価し、未臨界度評価値の信頼度を確認する。すなわち、体系内部の相対的に中性子インポータンスの高い位置の使用済燃料集合体と中性子増倍特性既知の標準燃料集合体又は中性子吸収体との置換に伴う中性子束（計数率）の変化２５から、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して（標準燃料／吸収体）、未臨界度評価値の信頼度を確認する。
【００５０】
この第４の実施の形態によれば、中性子インポータンスの相対的に高い位置の使用済燃料を中性子増倍特性既知の標準燃料集合体又は中性子吸収体と置換し、その置換に伴う中性子計数率の変化応答特性を測定して計算値と比較し、信頼度を高めるので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００５１】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図５は本発明の第５の実施の形態の説明図である。この第５の実施の形態は、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態に追加して設けられる。図５では、第１の実施の形態に関する部分は省略されている。
【００５２】
図５に示すように、この第５の実施の形態では、第１の実施の形態における収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、水を排除し、水なしの場合の収納体系外周での中性子束（計数率）を測定し、水在りの場合の中性子束と水なしの場合の中性子束との比を測定し、この中性子束（計数率）比の測定値２６に対して、その中性子束（計数率）比の計算値２７が一致するように、収納体系の核定数に新しく修正を加えて新修正核定数２８を求め、新しく修正された新修正核定数２８を用いて収納体系の中性子増倍特性１９を評価する。
【００５３】
中性子束（計数率）比の計算値２７は、中性子輸送計算用核定数のうち最終的な修正済み核定数を用いて評価した水が存在する収納体系の外周の中性子計数率と、中性子輸送計算用核定数に対応する燃料組成を用いた水なし体系の中性子輸送計算用核定数を用いて評価した水なし体系の外周の中性子計数率との比として計算される。そして、中性子束（計数率）比の測定値２６と、中性子束（計数率）比の計算値２７とが一致するように、必要に応じて水が存在する収納体系の核定数に新しく修正を加え、新しく修正された新修正核定数２８を用いて水在り体系の未臨界度を再評価し、新修正以前の修正核定数を用いて得られた未臨界度評価値の信頼度を確認する。
【００５４】
すなわち、この第５の実施の形態は、収納体系内に水が存在する場合と存在しない場合とに対して、収納体系外周での中性子束（計数率）の比を測定し、その測定した中性子束（計数率）比の測定値２６が、中性子輸送計算用核定数のうち最終的な修正済み核定数を用いて評価した水が存在する収納体系の外周の中性子束（計数率）と、中性子輸送計算用核定数に対応する燃料組成を用いた水なし体系の中性子輸送計算用核定数を用いて評価した水なし体系の外周の中性子束（計数率）との比（中性子束（計数率）の計算値）が一致するように、必要に応じて水が存在する体系の核定数に新しく修正を加え、新しく修正された新修正核定数２８を用いて水在り体系の未臨界度を再評価し、新修正以前の修正核定数を用いて得られた未臨界度評価値の信頼度を確認する。
【００５５】
この第５の実施の形態によれば、収納体系の外周部で、収納体系内部に水が在る場合とない場合との中性子束（計数率）の応答特性を測定して計算値と比較し、必要に応じて中性子輸送計算用核定数を修正して水がある体系の中性子増倍特性を修正計算するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００５６】
ここで、第１の実施の形態を基本とし、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の収納過程の少なくとも一部において、収納過程の体系の中性子増倍特性を確認するための第２の実施の形態と第３の実施の形態、及び収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後に使用済燃料収納体系の未臨界度を評価するための第４の実施の形態と第５の実施の形態を適宜組み合わせて、以下に述べるように未臨界度評価値の信頼度を確認するようにしても良い。これは、信頼度の確認の必要性、作業の効率及び信頼性の精度等の観点から、採用する方法を検討することとなる。
【００５７】
すなわち、第２の実施の形態と第３の実施の形態との双方を、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、適用することも可能である。すなわち、第２の実施の形態と第３の実施の形態との双方にて、収納過程の収納体系の中性子増倍特性を評価して、未臨界度評価値の信頼度を確認する。これにより、Cf-252のような中性子源２０を用いて、増倍中性子束の測定値とその計算値と比較し信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００５８】
また、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第２の実施の形態、第３の実施の形態、及び第４の実施の形態を適用することも可能である。すなわち、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第２の実施の形態と第３の実施の形態との双方にて、収納過程の体系の中性子増倍特性を評価し、また、収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後に、第４の実施の形態により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して、未臨界度評価値の信頼度を確認する。これにより、Cf-252のような中性子源２０を用いて、増倍中性子束の測定値と計算値と比較し、また、中性子束の変化により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００５９】
さらに、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第２の実施の形態、第３の実施の形態、第４の実施の形態、及び第５の実施の形態を適用することも可能である。すなわち、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第２の実施の形態と第３の実施の形態との双方にて、収納過程の体系の中性子増倍特性を評価し、また、収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、第４の実施の形態及び第５の実施の形態の双方により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して、未臨界度評価値の信頼度を確認する。これにより、Cf-252のような中性子源２０を用いて、増倍中性子束の測定値と計算値と比較し、また、中性子束の変化、及び中性子束比により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００６０】
また、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第３の実施の形態及び第４の実施の形態を適用することも可能である。すなわち、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第３の実施の形態により収納過程の体系の中性子増倍特性を評価し、また、収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、第４の実施の形態により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して未臨界度評価値の信頼度を確認する。これにより、Cf-252のような中性子源２０を用いて、増倍中性子束の測定値と計算値と比較し、また、既知の標準燃料集合体に置換して使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００６１】
また、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第３の実施の形態及び第５の実施の形態を適用することも可能である。すなわち、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第３の実施の形態により収納過程の体系の中性子増倍特性を評価し、また、収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、第５の実施の形態により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して、未臨界度評価値の信頼度を確認する。これにより、Cf-252のような中性子源２０を用いて、増倍中性子束の測定値と計算値と比較し、また、水在りの場合と水なしの場合の中性子束の比により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００６２】
また、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、第４の実施の形態及び第５の実施の形態を適用することも可能である。すなわち、第１の実施の形態での使用済燃料集合体の少なくとも一部の収納過程において、収納体系に使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、第４の実施の形態及び第５の実施の形態により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して、未臨界度評価値の信頼度を確認する。
【００６３】
これにより、既知の標準燃料集合体に置換した場合の中性子束の変化及び水在りの場合と水なしの場合の中性子束の比により、使用済燃料収納体系の未臨界度を評価して信頼度を確認するので、さらに信頼度の高い未臨界度の評価ができる。
【００６４】
次に、第１の実施の形態において、使用済燃料集合体毎の軸方向中性子放出率を中性子測定により求める場合には、信頼度の高い未臨界度の評価ができる。一方、使用済燃料集合体毎の軸方向中性子放出率を炉心燃焼管理計算値を元に求める場合には、使用済集合体の単体データの測定を行わずに実施することができるので簡便である。この場合、軸方向中性子放出率は、原子炉の炉心燃焼管理計算値を元に、別途、燃焼度と中性子放出率との相関を予め計算で用意しておき、それにより求めることになる。
【００６５】
また、第１の実施の形態において、中性子輸送計算用定数のうち調整する定数は、１核分裂当たり放出される中性子数νとする。すなわち、中性子輸送計算用定数のうち調整する定数は、最も調節が容易である１核分裂当たり放出される中性子数νとし、未臨界度評価方法を実施するので、中性子輸送計算方法が簡便となる。
【００６６】
一方、第１の実施の形態において、中性子増倍特性は実効増倍率Keffを用いる。したがって、評価する中性子増倍特性を実効増倍率keffとするので、最も基本的な中性子増倍特性を評価することができる。
【００６７】
また、第１の実施の形態での中性子増倍特性は、固定中性子源モード計算において、１核分裂当たり放出される中性子数νを零として計算したときの中性子束と実際の値を用いて計算したときの中性子束との比を１から差し引いて得られる局所中性子倍増率ksとする。このため、最も安全側の評価を行うことができる。
【００６８】
次に、第３の実施の形態での中性子計数率比は、空間的中性子束分布が指数関数に落ち着いていない過渡領域における比を用いる。この場合には使用済燃料の組成の違いによる影響を受けずに、中性子増倍特性を評価することができる。一方、第３の実施の形態での中性子計数率比として、空間的中性子束分布が指数関数に落ち着いている状態における比で評価する場合には、最も基本的である空間的中性子束分布で中性子増倍特性を評価することになる。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係わる使用済燃料集合体の収納体系収納時の未臨界度評価方法によれば、燃焼度クレジットを考慮する場合において、所内プールあるいはキャスク収納体系の未臨界度を適切に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の説明図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の説明図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の説明図。
【図５】本発明の第５の実施の形態の説明図。
【符号の説明】
１１ 燃料集合体単体データ
１２ 軸方向中性子放出率分布
１３ 軸方向燃焼度分布
１４ 中性子輸送計算用核定数
１５ 中性子輸送計算用核定数ライブラリ
１６ 軸方向中性子束（計数率）測定値
１７ 軸方向中性子束（計数率）計算値
１８ 修正済核定数
１９ 中性子増倍特性
２０ 外部中性子源
２１ 増倍中性子束
２２ 校正曲線
２４ 増倍中性子束の比
２５ 中性子束の変化
２６ 中性子束比の測定値
２７ 中性子束比の計算値
２８ 新修正核定数
Claims (6)
- 各々の使用済燃料集合体毎に軸方向中性子放出率分布を求めその値に基づいて軸方向燃焼度分布を求め、ここで得られた軸方向燃焼度と予め対応付けされた中性子輸送計算用の核定数との相関から中性子輸送計算用の核定数を求め、
前記使用済燃料集合体をその収納体系へ収納する過程において前記収納体系の軸方向中性子束分布を測定し、
前記求めた中性子輸送計算用の核定数と前記中性子放出率とを用いて収納過程の収納体系に対する固定中性子源モードの中性子輸送計算を行って中性子束を計算し、
この計算で得られた中性子束が前記測定で得られた中性子束と比例するように前記求めた中性子輸送計算用の核定数の一部を調整し、
この調整済み核定数を用いて収納過程の収納体系の中性子増倍特性を評価し、さらに軸方向中性子束分布測定値の相対変化である分布形状を前記調整済み核定数を用いた固定中性子源モードの計算で再現できるように必要に応じて軸方向に前記調整済み核定数の一部を調整して最終的な修正済み核定数を得、
前記収納体系に前記使用済燃料集合体を計画の体数だけ収納した後、収納体系内に水が存在する場合の収納体系外周での中性子束と水を排除し収納体系内に水が存在しない場合の中性子束を測定し、
この中性子束の測定値より収納体系内に水が存在する場合の収納体系外周での中性子束と水が存在しない場合の収納体系外周で中性子束との中性子束比を求め、
前記中性子輸送計算用の核定数のうち前記最終的な修正済み核定数を用いて評価した水が存在する収納体系の外周の中性子束と、前記求めた中性子輸送計算用の核定数に対応する燃料組成を用いた水が存在しない収納体系の中性子輸送計算用の核定数を用いて評価した水なし収納体系の外周の中性子束との中性子束比を算出し、測定から求めた中性子束比と計算した中性子束比とが一致するように水が存在する収納体系の前記最終的な修正済み核定数に新しく修正を加え、新しく修正された新修正核定数を用いて水の存在する収納体系の未臨界度を再評価するようにしたことを特徴とする使用済燃料集合体の収納体系収納時の未臨界度評価方法。 - 前記使用済燃料集合体毎の軸方向中性子放出率は、中性子の測定により求めることを特徴とする請求項１に記載の使用済燃料集合体の収納体系収納時の未臨界度評価方法。
- 前記使用済燃料集合体毎の軸方向中性子放出率は、炉心燃焼管理計算値を元に求めることを特徴とする請求項１に記載の使用済燃料集合体の収納体系収納時の未臨界度評価方法。
- 前記中性子輸送計算用の核定数のうち調整する定数は、１核分裂当たり放出される中性子数であることを特徴とする請求項１に記載の使用済燃料集合体の収納体系収納時の未臨界度評価方法。
- 前記中性子増倍特性は、実効増倍率であることを特徴とする請求項１に記載の使用済燃料集合体の収納体系収納時の未臨界度評価方法。
- 前記中性子増倍特性は、固定中性子源モード計算において、前記１核分裂当たり放出される中性子数を零として計算したときの中性子束と、実際の値を用いて計算したときの中性子束との比を１から差し引いて得られる局所中性子倍増率であることを特徴とする請求項１に記載の使用済燃料集合体の収納体系収納時の未臨界度評価方法。
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