JP5951538B2 - 核燃料燃焼度評価装置、その評価方法およびそのプログラム - Google Patents
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Description
燃焼度とは、炉心に装荷された核燃料物質が核分裂によって発生させたエネルギーを単位ウラン重量当たりに発生したエネルギーで表したものである。
例えば、計数された中性子計数率に、測定体系や核燃料の初期濃縮度などの核燃料仕様情報をもとに絶対感度校正をする必要がある(例えば、特許文献2)。さらに、中性子の放出量は燃焼度と線形の関係になく、中性子計数率をこのまま燃焼度評価のための指標とするのも適切でない。
しかし、従来の中性子計数率を指標に含む燃焼度評価技術では、測定体系や核燃料仕様情報に基づく複雑な絶対感度校正が必要となっていた。
図1は実施形態に係る核燃料燃焼度評価装置20(図3)(以下、「評価装置20」という)を適用する燃焼度測定システム18の全体図である。
なお、ガンマ線検出器12または中性子検出器15の検出感度や収容器10からの距離などの測定体系は、測定されるすべての収容器10で統一される必要がある。
図3に示されるように(適宜、図1および図2参照)、実施形態に係る評価装置20は、収容器10pに収容された核燃料物質から放出されたガンマ線を検出したガンマ線検出器12から出力されるEu154のエネルギー固有値の信号に基づいてガンマ線計数率Nγを計数するガンマ線計数部21と、核燃料物質から放出された熱中性子を検出した中性子検出器15から出力される中性子計数率Nnを計数する中性子計数部22と、中性子計数率Nnの平方根をガンマ線計数率Nγで除した変換用強度比rを得る除算部25と、複数の収容器10について取得される複数の変換用強度比rを平均して平均強度比raを得る平均部28と、予め登録された燃焼度と強度比との相関データ(図4)に基づいて原子炉に含まれる全燃料の停止時の平均管理燃焼度BUaに対応する平均管理強度比Raを導出する導出部29と、平均強度比raに対する変換用強度比rの比を平均管理強度比Raに乗じて個別強度比Rに変換する変換部30と、相関データに基づいて個別強度比Rから収容器10ごとの個別燃焼度BUに逆変換する逆変換部31と、を備える。
そして、中性子検出器15は、減速されて熱中性子となった中性子を検出するため、中性子減速材16に覆われる。中性子減速材16は、ポリエチレンなどの水素原子を多く含む樹脂が好適である。
なお、ガンマ線検出器12には、目的とする核種のガンマ線ピークを精度よく弁別して検出するため、Ge半導体検出器が好適に用いられる。
なお、当然ガンマ線計数率Nγも測定体系に依存する。
なお、本実施形態では、簡単のため、すでに冷却補正されたものをそれぞれガンマ線計数率Nγおよび中性子計数率Nnとして表す。また、冷却期間によってガンマ線計数率Nγおよび中性子計数率Nnに生じる誤差が無視できる程度に小さいことが明らかな場合、冷却補正部23を省略することもできる。
r=(Nn)1/2/Nγ (1)
なお、除算部25の後段に冷却補正部23を設け、(1)式の変換用強度比rを得た後、この変換用強度比rを補正してもよく、設計の際に適宜選択される。
導出部29は、図5に示されるように、予め登録された燃焼度と強度比との相関データに基づき、平均管理燃焼度BUaに対応する平均管理強度比Raを導出する。
なお、測定された収容器10の個数は十分に多く、測定された全ての収容器10の平均燃焼度<BUa>は平均管理燃焼度BUaと一致していると考えられる。
r=mR、ra=mRa (2)
R=Ra(R/Ra)=Ra[(r/m)/(ra/m)]=Ra(r/ra) (3)
なお、取得された個別燃焼度BUは、例えば、逆変換部31に接続される表示部34に出力される。
なお、冷却補正は、変換用強度比r1を得た後に行ってもよい。
なお、個数が十分になったか否かは、予め入力された収容器10の個数をトリガとしてもよいし、作業員が随時判断してもよい。
なお、個別燃焼度BUがわかることで個々の収容器10に収容されるウランおよびプルトニウムの量がわかり、ウランおよびプルトニウムの計量管理が可能となる。
Claims (9)
- 燃料収容器に収容された核燃料物質から放出されたガンマ線を検出したガンマ線検出器から出力されるEu154のエネルギー固有値の信号に基づいてガンマ線計数率を計数するガンマ線計数部と、
前記核燃料物質から放出された中性子を検出した中性子検出器から出力される中性子計数率を計数する中性子計数部と、
前記中性子計数率の平方根を前記ガンマ線計数率で除した変換用強度比を得る除算部と、
複数の前記燃料収容器について取得される複数の前記変換用強度比を平均して平均強度比を得る平均部と、
予め登録された燃焼度と強度比との相関データに基づいて原子炉に含まれる全燃料の停止時の平均管理燃焼度に対応する平均管理強度比を導出する導出部と、
前記平均強度比に対する前記変換用強度比の比を前記平均管理強度比に乗じて個別強度比に変換する変換部と、
前記相関データに基づいて前記個別強度比から前記燃料収容器ごとの個別燃焼度に逆変換する逆変換部と、を備えることを特徴とする核燃料燃焼度評価装置。 - 前記相関データの基準時と計数時とのずれに応じた減衰率で前記変換用強度比を補正する冷却補正部を備えることを特徴とする請求項1に記載の核燃料燃焼度評価装置。
- 前記冷却補正部は、前記減衰率で補正した前記ガンマ線計数率または前記中性子計数率を用いて前記変換用強度比を得ることで前記変換用強度比を補正することを特徴とする請求項2に記載の核燃料燃焼度評価装置。
- 前記ガンマ線検出器はGe半導体検出器であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の核燃料燃焼度評価装置。
- 前記中性子検出器は、中性子減速材で覆われることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の核燃料燃焼度評価装置。
- 前記中性子検出器は、ガンマ線を遮蔽するガンマ線遮へい材に被覆されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の核燃料燃焼度評価装置。
- 前記中性子検出器は、He3比例計数管型中性子検出器、BF3比例計数管型中性子検出器、ホウ素被覆比例計数管型中性子検出器または核分裂計数管型中性子検出器のいずれかであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の核燃料燃焼度評価装置。
- 燃料収容器に収容された核燃料物質から放出されたガンマ線を検出したガンマ線検出器から出力されるEu154のエネルギー固有値の信号に基づいてガンマ線計数率を計数するステップと、
前記核燃料物質から放出された熱中性子を検出した中性子検出器から出力される中性子計数率を計数するステップと、
前記中性子計数率の平方根を前記ガンマ線計数率で除した変換用強度比を得るステップと、
複数の前記燃料収容器について取得される複数の前記変換用強度比を平均して平均強度比を得るステップと、
予め登録された燃焼度と強度比との相関データに基づいて原子炉に含まれる全燃料の停止時の平均管理燃焼度に対応する平均管理強度比を導出するステップと、
前記平均強度比に対する前記変換用強度比の比を前記平均管理強度比に乗じて個別強度比に変換するステップと、
前記相関データに基づいて前記個別強度比から前記燃料収容器ごとの個別燃焼度に逆変換するステップと、を含むことを特徴とする核燃料燃焼度評価方法。 - コンピュータに、
燃料収容器に収容された核燃料物質から放出されたガンマ線を検出したガンマ線検出器から出力されるEu154のエネルギー固有値の信号に基づいてガンマ線計数率を計数するステップ、
前記核燃料物質から放出された熱中性子を検出した中性子検出器から出力される中性子計数率を計数するステップ、
前記中性子計数率の平方根を前記ガンマ線計数率で除した変換用強度比を得るステップ、
複数の前記燃料収容器について取得される複数の前記変換用強度比を平均して平均強度比を得るステップ、
予め登録された燃焼度と強度比との相関データに基づいて原子炉に含まれる全燃料の停止時の平均管理燃焼度に対応する平均管理強度比を導出するステップ、
前記平均強度比に対する前記変換用強度比の比を前記平均管理強度比に乗じて個別強度比に変換するステップ、
前記相関データに基づいて前記個別強度比から前記燃料収容器ごとの個別燃焼度に逆変換するステップ、を実行させることを特徴とする核燃料燃焼度評価プログラム。
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JP2013062486A JP5951538B2 (ja) | 2013-03-25 | 2013-03-25 | 核燃料燃焼度評価装置、その評価方法およびそのプログラム |
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JP2013062486A JP5951538B2 (ja) | 2013-03-25 | 2013-03-25 | 核燃料燃焼度評価装置、その評価方法およびそのプログラム |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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JP2013062486A Active JP5951538B2 (ja) | 2013-03-25 | 2013-03-25 | 核燃料燃焼度評価装置、その評価方法およびそのプログラム |
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