JP4607858B2 - ペブルベッド型高温原子炉(htr)の燃料要素の燃焼度の相対的な量を測定する方法とその方法に適した装置 - Google Patents
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Description
1.第二の測定手順に対して、非常に高い計数率で動作可能である、即ち非常に良好な時間分解能を有し、従って短い測定時間でも小さい誤差しか持たない検出器を使用するのが有利である。
2.更に、検出器と燃料要素との間に、特にエネルギーに関して高域通過フィルターとして作用する、従って第二の検出器に到達する低エネルギーのγ線を減衰させる作用を有するシールドを配備することによって、高エネルギーの(硬い)γ線とそれほど高エネルギーでないγ線との比率を、硬い放射線が多くなるように補正することができる。そのようなシールドは、例えば鉛フィルターによって実現することができる。
3.第二の測定が特に正確に行えるように、第二の検出器は、有利にはその最適な動作範囲が、ちょうど対象とする(燃焼が進んだ)燃料要素が放出する放射線値となるように調節する。しかし、このことは、不利には、燃焼が進んでいない燃料要素に対する放射線値が、第二の検出器の最適な動作範囲より明きらかに高くなるということを意味する。しかし、第二の検出器が損傷する可能性を回避するために、複数の措置を講じることができる。特に、燃焼が進んでいない燃料要素の測定時に、第二の検出器に負荷がかからないようにするのに適した別のシールドを配備することができる。さもなければ、燃焼が進んでいない燃料要素の測定時に、第二の検出器を無効化するものであり、それは、第一と第二の測定を順番に行うことによって、特に簡単に実現することができる。
4.燃料要素内に励起される核分裂の数は、中性子束(測定フラックス)が増大するのに応じて増加する。従って、出来る限り多くの熱中性子束を燃料要素の測定位置に向けるためには、中性子源として、特に本来の原子炉の炉心が適している。しかし、基本的には、別の中性子源も適している。
5.有利には、測定位置を水で取り囲む。そうすることによって、臨界未満の測定構造の反応度が向上されて、核分裂によって放出された中性子が、出来る限り多く別の核分裂に利用されるようになる。測定対象の燃料要素自体は、その核燃料とともに、この構造の反応度に影響を与える。それは、測定に対する作用を強化することとなる。
6.これに代わって、第二の測定に関する精度を改善するために、第二の検出器を複数配備することも可能であり、その際それらの並行して検出した計数結果を合算する。
7.更に、複数の測定位置において、複数の燃料要素を、同時に並行して測定するものと規定することができる。循環サイクル数を変更することなく、各測定に対して、複数の測定時間を提供可能であり、そのことは、通常測定の精度に有利に作用する。
8.基本的に、核分裂生成物のγ線は、その緩和により、時間とともに減少するが、励起された核分裂によるγ線は、それに影響されることはないので、有利には燃料要素が原子炉の炉心から出てからそれが測定されるまでの時間(中間時間)を延長することもできる。しかし、このことは、不利には費用のかかる構造的な変更又は都合の悪い原子炉操作を誘発することとなる。
a)燃料要素を、原子炉から取り出して、測定位置に移送する。
b)その燃料要素を、熱中性子束に曝す。
c)第一の検出器が、その燃料要素から放出されるγ線を検出する。
d)所定の第一の限界値を上回った場合、その燃料要素を、直ぐに原子炉に再び送り、この限界値を下回った場合、この燃料要素に対して、e)からf)の手順を続ける。
e)第二の検出器が、燃料要素から放出される、1MeVを超える高エネルギーのγ線を検出する。
f)所定の第二の限界値を上回った場合、その燃料要素を、原子炉に送り、この限界値を下回った場合、その燃料要素を、燃料要素の循環サイクルから取り出す。
2 熱中性子束を伴う熱中性子柱(黒鉛)
3 球体用導管
4 水タンク
5 生体シールド
6 測定位置における燃料要素
7 検出器の交換用パッキン
8 高い時間分解能を持つ、エネルギー選択型の第二のγ線検出器
9 計数処理への接続ケーブル
10 例えば鉛から成る、検出器シールド及びエネルギーフィルター
11 第一のγ線検出器
12 燃料要素の測定位置への固定器を有する(模式的な)循環設備の構成部品
Claims (24)
- 燃料要素の燃焼度の相対的な量を測定する方法であって、
a)燃料要素6を原子炉から取り出して、測定位置12に移送する手順と、
b)その燃料要素6を、中性子束2に曝して、燃料要素内で核分裂を起こす手順と、
c)第一の検出器11が、この燃料要素から放出されるγ線の全体を検出する手順と、
d)第一の検出器11によるγ線測定値が所定の第一の限界値を上回った場合、その燃料要素を再び原子炉に送り、この第一の限界値を下回った場合、その燃料要素に対して、e)からf)の手順を続ける手順と、
e)第二の検出器8が、その燃料要素から放出される、1MeVを超える高エネルギーのγ線を検出する手順と、
f)第二の検出器8によるγ線測定値が所定の第二の限界値を上回った場合、その燃料要素を原子炉に送り、この第二の限界値を下回った場合、その燃料要素を、燃料要素の循環サイクルから取り出す手順と、
を有する方法。 - 第二の検出器8が、当該の燃料要素から放出される、2MeVを超える高エネルギーのγ線を検出する請求項1に記載の方法。
- 計数率が少なくとも107/秒である第二の検出器8を使用する請求項1又は2に記載の方法。
- 計数率が少なくとも10 8 /秒である第二の検出器8を使用する請求項1又は2に記載の方法。
- 第二の検出器8として、シンチレーション計数管を使用する請求項1から4までのいずれか一つに記載の方法。
- 測定位置12と検出器8の間に、シールドを配備する請求項1から5までのいずれか一つに記載の方法。
- 測定位置12と検出器8の間に、シールドとして鉛フィルターを配備する請求項6に記載の方法。
- 第一の検出器11が、燃料要素6のγ線を2秒以内で検出する請求項1から7までのいずれか一つに記載の方法。
- 第二の検出器8が、燃料要素6の高エネルギーのγ線を30秒以内で検出する請求項1から8までのいずれか一つに記載の方法。
- 第二の検出器8が、燃料要素6の高エネルギーのγ線を10秒以内で検出する請求項1から8までのいずれか一つに記載の方法。
- 測定位置において、燃料要素6が、水で取り囲まれている請求項1から10までのいずれか一つに記載の方法。
- 第一の検出器11によるγ線測定に関する第一の限界値を、原子炉に新しく供給する燃料要素の数に対する原子炉内を一回循環する毎に回収する燃料要素の数の比率に対応する燃料要素が、この限界値を下回るように規定する請求項1から11までのいずれか一つに記載の方法。
- 第一の検出器11によるγ線測定に関する第一の限界値を、原子炉内を一回循環する毎に回収する燃料要素の数対原子炉に新しく供給する燃料要素の数の比が1:10の場合に、燃料要素の中の最大で20%の燃料要素が、この限界値を下回るように規定する請求項1から12までのいずれか一つに記載の方法。
- 第一の検出器11によるγ線測定に関する第一の限界値を、原子炉内を一回循環する毎に回収する燃料要素の数対原子炉に新しく供給する燃料要素の数の比が1:10の場合に、燃料要素の中の最大で15%の燃料要素が、この限界値を下回るように規定する請求項1から12までのいずれか一つに記載の方法。
- 第二の検出器8によるγ線測定に関する第二の限界値を、すべての測定した燃料要素の中の原子炉に新しく供給する燃料要素の数に対する原子炉内を一回循環する毎に回収する燃料要素の数の比率に対応する燃料要素が、この限界値を下回るように規定する請求項1から14までのいずれか一つに記載の方法。
- 第二の検出器8によるγ線測定に関する第二の限界値を、原子炉内を一回循環する毎に回収する燃料要素の数対原子炉に新しく供給する燃料要素の数の比が1:10の場合に、すべての測定した燃料要素の中の最大で15%の燃料要素が、この限界値を下回るように規定する請求項1から15までのいずれか一つに記載の方法。
- 第二の検出器8によるγ線測定に関する第二の限界値を、原子炉内を一回循環する毎に回収する燃料要素の数対原子炉に新しく供給する燃料要素の数の比が1:10の場合に、すべての測定した燃料要素の中の最大で10%の燃料要素が、この限界値を下回るように規定する請求項1から15までのいずれか一つに記載の方法。
- 請求項1から17までのいずれか一つに記載の方法を実施する装置であって、
a)熱中性子束2を発生する中性子源と、
b)測定対象の燃料要素を固定して、その燃料要素を熱中性子束に曝すための測定位置12と、
c)その燃料要素6から放出されるγ線の全体を測定することができる第一の検出器11と、
d)その燃料要素6から放出される、1MeVを超える高エネルギーのγ線を測定することができる第二の検出器8と、
を有する装置。 - 測定位置12と第二の検出器8の間に、シールド10を有する請求項18に記載の装置。
- シールド10として、鉛フィルターを有する請求項19に記載の装置。
- 第二の検出器8として、シンチレーション計数管を有する請求項18から20までのいずれか一つに記載の装置。
- 計数率が少なくとも107/秒である第二の検出器8を有する請求項18から21までのいずれか一つに記載の装置。
- 計数率が少なくとも10 8 /秒である第二の検出器8を有する請求項18から21までのいずれか一つに記載の装置。
- 測定位置12が、少なくとも部分的に水で取り囲まれている請求項18から23までのいずれか一つに記載の装置。
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