JP7340470B2 - 燃料棒内圧判定線の設定方法、等価フィッサイル式の設定方法、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置、等価フィッサイル式の設定装置、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラムおよび等価フィッサイル式の設定プログラム - Google Patents

燃料棒内圧判定線の設定方法、等価フィッサイル式の設定方法、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置、等価フィッサイル式の設定装置、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラムおよび等価フィッサイル式の設定プログラム Download PDF

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本開示は、燃料棒内圧判定線の設定方法、等価フィッサイル式の設定方法、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置、等価フィッサイル式の設定装置、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラムおよび等価フィッサイル式の設定プログラムに関する。
軽水炉において使用されるウラン－プルトニウム混合酸化物燃料（以下、ＭＯＸ燃料）のプルトニウム（以下Ｐｕ）含有率は、ＭＯＸ燃料を装荷したＭＯＸ燃料装荷炉心における１サイクルの末期におけるＭＯＸ燃料集合体の反応度（無限増倍率）と、ウラン燃料を装荷したウラン燃料装荷炉心における１サイクルの末期におけるウラン燃料集合体の反応度とが、等価となるよう設定されている。所定の反応度となるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率を求める手法は、様々な手法が提案されている。
特許文献１には、ＭＯＸ燃料がウラン燃料の反応度と等価となる富化度（Ｐｕ含有率）を算出するための等価フィッサイル係数の設定方法が開示されている。
特許第５７９５６８９号公報
ＭＯＸ燃料装荷炉心のサイクル末期における反応度が、ウラン燃料装荷炉心のサイクル末期におけるウラン燃料の反応度と等価となるようＰｕ含有率が設定されたＭＯＸ燃料が封入された燃料棒の内圧は、等価の反応度のウラン燃料が封入された燃料棒の内圧より高くなりやすい。また、軽水炉を有する既設のプラントでは、プラントの種類によって使用する燃料棒の太さが異なる。プラントの炉心平均線出力密度は、燃料棒の断面積直径が大きくなるほど高くなるため、断面積直径が大きい（太径の）燃料棒を用いるプラントは、断面積直径の小さい（細径の）燃料棒を用いるプラントに比べて、燃料棒の内圧が高くなりやすい。
本開示は、このような問題に鑑みてなされたものであり、所定のＰｕ同位体組成を有するＭＯＸ燃料について、健全なＭＯＸ燃料のＰｕ含有率とすることができる燃料棒内圧判定線の設定方法、等価フィッサイル式の設定方法、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置、等価フィッサイル式の設定装置、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラムおよび等価フィッサイル式の設定プログラムの提供を目的とする。
上記課題を解決するための燃料棒内圧判定線の設定方法は、ＭＯＸ燃料が封入された燃料棒について、燃料棒燃焼度に対する燃料棒出力の履歴である出力履歴を取得するステップと、取得した前記出力履歴について、燃料棒内圧を計算するステップと、算出した前記燃料棒内圧が所定の閾値よりも小さいか否かを判定するステップと、前記燃料棒内圧が前記閾値より小さいと判定された場合の前記出力履歴を、健全出力履歴として取得するステップと、取得した前記健全出力履歴に基づいて内圧判定線を取得するステップと、を有する。
上記課題を解決するためのＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法は、上記の燃料棒内圧判定線の設定方法により設定される前記内圧判定線を用いて、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を取得するＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法であって、前記ＭＯＸ燃料について前記Ｐｕ含有率を取得するステップと、取得した前記Ｐｕ含有率となる前記ＭＯＸ燃料が封入された前記燃料棒について、前記出力履歴を算出するステップと、算出した前記出力履歴が前記内圧判定線より小さいか否かを判定するステップと、算出した前記出力履歴が前記内圧判定線より小さいと判定された場合の前記Ｐｕ含有率を特定するステップと、を有する。
上記課題を解決するための等価フィッサイル式の設定方法は、上記のＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法において特定された前記Ｐｕ含有率を用いて、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を算出するための等価フィッサイル式を設定する等価フィッサイル式の設定方法であって、前記燃料棒内圧の閾値より小さい前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ同位体組成および等価Ｐｕ含有率に基づいて、前記Ｐｕ含有率を算出するための等価フィッサイル係数を導出するステップと、前記ＭＯＸ燃料の前記等価Ｐｕ含有率と前記等価フィッサイル係数とから、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を算出するための前記等価フィッサイル式を導出するステップと、を有する。
上記課題を解決するためのＭＯＸ燃料のＰｕ含有率の設定方法は、上記の等価フィッサイル式の設定方法において設定された前記等価フィッサイル式と、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ同位体組成の構成比率とから前記Ｐｕ含有率を算出する。
上記課題を解決するためのＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置は、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率を設定するための演算処理を実行する第１の演算部を備えるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置であって、前記第１の演算部は、前記ＭＯＸ燃料が封入された燃料棒について、燃料棒燃焼度に対する燃料棒出力の履歴である出力履歴を取得するステップと、取得した前記出力履歴について、燃料棒内圧を計算するステップと、算出した前記燃料棒内圧が所定の閾値よりも小さいか否かを判定するステップと、前記燃料棒内圧が前記閾値より小さいと判定された場合の前記出力履歴を、健全出力履歴として取得するステップと、取得した前記健全出力履歴に基づいて内圧判定線を取得するステップと、前記ＭＯＸ燃料について前記Ｐｕ含有率を取得するステップと、取得した前記Ｐｕ含有率となる前記ＭＯＸ燃料が封入された前記燃料棒について、前記出力履歴を算出するステップと、算出した前記出力履歴が前記内圧判定線より小さいか否かを判定するステップと、算出した前記出力履歴が前記内圧判定線より小さいと判定された場合の前記Ｐｕ含有率を特定するステップと、を実行する。
上記課題を解決するための等価フィッサイル式の設定装置は、上記のＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置により特定された前記Ｐｕ含有率を用いて、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を算出するための等価フィッサイル式を設定するための演算処理を実行する第２の演算部を備える等価フィッサイル式の設定装置であって、前記第２の演算部は、前記燃料棒内圧の閾値より小さい前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ同位体組成および等価Ｐｕ含有率に基づいて、前記Ｐｕ含有率を算出するための等価フィッサイル係数を導出するステップと、前記ＭＯＸ燃料の前記等価Ｐｕ含有率と前記等価フィッサイル係数とから、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を算出するための前記等価フィッサイル式を導出するステップと、を実行する。
上記課題を解決するためのＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置は、上記の等価フィッサイル式の設定装置により設定される前記等価フィッサイル式を用いて、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を設定するための演算処理を実行する第３の演算部を備えるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置であって、前記第３の演算部は、前記等価フィッサイル式と、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ同位体組成の構成比率とから前記Ｐｕ含有率を算出する。
上記課題を解決するためのＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラムは、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率を設定するＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置に、前記ＭＯＸ燃料が封入された燃料棒について、燃料棒燃焼度に対する燃料棒出力の履歴である出力履歴を取得するステップと、取得した前記出力履歴について、燃料棒内圧を計算するステップと、算出した前記燃料棒内圧が所定の閾値よりも小さいか否かを判定するステップと、前記燃料棒内圧が前記閾値より小さいと判定された場合の前記出力履歴を、健全出力履歴として取得するステップと、取得した前記健全出力履歴に基づいて内圧判定線を取得するステップと、前記ＭＯＸ燃料について前記Ｐｕ含有率を取得するステップと、取得した前記Ｐｕ含有率となる前記ＭＯＸ燃料が封入された前記燃料棒について、前記出力履歴を算出するステップと、算出した前記出力履歴が前記内圧判定線より小さいか否かを判定するステップと、算出した前記出力履歴が前記内圧判定線より小さいと判定された場合の前記Ｐｕ含有率を特定するステップと、を実行させる。
上記課題を解決するための等価フィッサイル式の設定プログラムは、上記のＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラムにより特定された前記Ｐｕ含有率を用いて、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を算出するための等価フィッサイル式を設定する等価フィッサイル式の設定装置に、前記燃料棒内圧の閾値より小さい前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ同位体組成および等価Ｐｕ含有率に基づいて、前記Ｐｕ含有率を算出するための等価フィッサイル係数を導出するステップと、前記ＭＯＸ燃料の前記等価Ｐｕ含有率と前記等価フィッサイル係数とから、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を算出するための前記等価フィッサイル式を導出するステップと、を実行させる。
上記課題を解決するためのＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラムは、上記の等価フィッサイル式の設定プログラムにより設定される前記等価フィッサイル式を用いて、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を設定するＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置に、前記等価フィッサイル式と、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ同位体組成の構成比率とから前記Ｐｕ含有率を算出させる。
本開示によれば、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置は、所定のＰｕ含有率有するＭＯＸ燃料について、燃料棒燃焼度に対する燃料棒出力の履歴である出力履歴に基づいて内圧判定線を設定することができる。また、所定のＰｕ同位体組成を有するＭＯＸ燃料について、内圧判定線より小さい燃料棒出力となるＰｕ含有率を設定することで、燃料棒内圧を所定の閾値より小さくすることができる。また、太径のＭＯＸ燃料を用いる場合でも、内圧判定線より小さい燃料棒出力となるＰｕ含有率を設定することで、燃料棒内圧を閾値より小さくすることができ、燃料の健全性が確保される。また、燃料棒が様々に配列された炉心においても、内圧判定線より小さい燃料棒出力となるＰｕ含有率を取得することで、燃料棒内圧を閾値より小さくすることができる。これにより、特に太径の燃料棒を用いるプラントにおけるＭＯＸ燃料の使用が促進され、効率的なＰｕ消費が可能となる。
図１は、本実施形態に係るＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本実施形態に係るＭＯＸ燃料の内圧判定線の設定方法を示すフローチャートである。 図３は、出力履歴の一例を示したグラフである。 図４は、内圧判定線の一例を示したグラフである。 図５は、本実施形態に係る内圧判定線によるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法を示すフローチャートである。 図６は、複数サイクルで使用される燃料集合体の炉心モデルにおける配置のパターンの例を示す図である。 図７は、複数サイクルで使用される燃料集合体の出力履歴の一例を示したグラフである。 図８は、複数サイクルで使用される燃料集合体の内圧判定線の一例を示したグラフである。 図９は、本実施形態に掛かる等価フィッサイル式を用いたＰｕ含有率算出方法を示すフローチャートである。
以下に、本開示に係る実施形態について、図を参照して説明する。ここで、「Ｐｕ含有率」とは、ＭＯＸ燃料の重量に対する、全Ｐｕ同位体の重量を割合で表したものである。
また、「Ｐｕ同位体組成の構成比率」とは、全Ｐｕ同位体の重量に対する、各Ｐｕ同位体の重量を割合で表したものである。また、「等価Ｐｕ含有率」とは、ＭＯＸ燃料の重量に対する、各Ｐｕ同位体の反応度的価値を２３９Ｐｕに換算して２３９Ｐｕのみに変換した場合の２３９Ｐｕの重量を割合で表したものである。また、「燃料棒内圧」とは、燃料被覆管内にＭＯＸ燃料等が封入される燃料棒内の圧力を意味する。また、「燃料棒出力」とは、ＭＯＸ燃料等が燃料被覆管に封入された燃料棒の平均出力を意味する。また、「燃料棒燃焼度」とは、ＭＯＸ燃料等が燃料被覆管に封入された燃料棒の平均出力と燃焼時間との積を示す。また、「炉心平均燃焼度」とは、ＭＯＸ燃料が装荷された炉心の平均出力と燃焼時間との積を示す。また、「サイクル」とは、原子炉に、新燃料を含む所定数の燃料集合体が装荷され原子炉の運転が開始されてから、炉心の所定の反応度を維持するため、炉心に装荷され照射が進んだ燃料集合体の一部を、新たな燃料集合体と交換するまでの炉心の運転期間を示す。
＜ＭＯＸ燃料装荷炉心＞
ＭＯＸ燃料装荷炉心は、ＭＯＸ燃料およびウラン燃料を燃料とする。ＭＯＸ燃料およびウラン燃料は、核分裂反応により熱エネルギーを放出する。ＭＯＸ燃料およびウラン燃料は、炉心平均燃焼度に応じて反応度Ｋがそれぞれ低下する。ＭＯＸ燃料およびウラン燃料は、所定の燃焼度を経過したのち、新たなＭＯＸ燃料と交換される。
＜ＭＯＸ燃料＞
ＭＯＸ燃料は、使用済みのウラン燃料の再処理によって得られたＰｕ酸化物とウラン酸化物との混合酸化物燃料である。ＭＯＸ燃料は、Ｐｕ同位体組成Ｃを所定の構成比率で有する。Ｐｕ同位体組成Ｃは、２３５Ｕ、２３８Ｕ、２３９Ｐｕ、２４０Ｐｕ、２４１Ｐｕおよび２４１Ａｍで構成される。Ｐｕ同位体組成Ｃにおける各Ｐｕ同位体の構成比率は、ＭＯＸ燃料の燃料棒燃焼度に対する反応度Ｋの低下の割合に関係する。また、Ｐｕ含有率Ｐは、燃料棒出力に関係する。
サイクル末期において等価の反応度を有するウラン燃料に比べ、同じ条件におけるＭＯＸ燃料は、出力が高く、またガス成分等を多く放出する。ＭＯＸ燃料の燃料棒の燃料棒内圧は、ウラン燃料の燃料棒内圧と比べて高くなりやすい。燃料棒内圧は、所定値以下に規制されている。
ＭＯＸ燃料は、粉末状の二酸化プルトニウムと二酸化ウランとが、所定のＰｕ同位体組成かつ所定のＰｕ含有率となるよう調合された後、円柱状に成形されて焼き固められ、セラミックの燃料ペレットとなる。燃料ペレットは、燃料被覆管に一列に積み重ねて封入されて燃料棒となる。燃料ペレットが封入された燃料棒は、制御棒案内管等とともに支持格子により正方格子状に配置されて燃料集合体となる。ＭＯＸ燃料の燃料集合体は、ウラン燃料の燃料集合体とともに、炉心に装荷される。
燃料集合体は、一般的に支持格子に燃料棒が１７行×１７列の配列に配置されるものが用いられることが多い。また、燃料集合体は、例えば１５行×１５列に配列されるものを用いることもある。この場合において、燃料棒内に封入される燃料ペレットの断面積の直径は、１７行×１７列の配列で用いられるものよりも太径の燃料ペレットが用いられる。
ＭＯＸ燃料製造システム１００は、図１に示すように、Ｐｕ含有率設定装置２００を有する。Ｐｕ含有率設定装置２００は、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率Ｐを設定する。ＭＯＸ燃料製造システム１００は、Ｐｕ含有率設定装置２００で設定されたＰｕ含有率Ｐを有するＭＯＸ燃料を製造する図示しないＭＯＸ燃料製造装置を有していてもよい。また、詳細は後述するが、Ｐｕ含有率設定装置２００は、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率Ｐを設定する他、等価フィッサイル式を設定する装置（等価フィッサイル式の設定装置）としても機能する。
＜ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置＞
Ｐｕ含有率設定装置２００は、図１に示すように、入出力部２１０と、各種演算を行う演算部２２０と、プログラム２４２等の記録を行う記録部２４０とを有する。入出力部２１０と記録部２４０とは、それぞれ演算部２２０と接続している。演算部２２０は、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率Ｐを設定するための演算処理を実行する第１の演算部としての機能、等価フィッサイル式を設定するための演算処理を実行する第２の演算部としての機能、等価フィッサイル式を用いてＭＯＸ燃料のＰｕ含有率Ｐを設定するための演算処理を実行する第３の演算部としての機能を備えたものとなっている。
入出力部２１０は、Ｐｕ含有率設定装置２００と外部との間でデータ等の入出力を行う。入出力部２１０は、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）により構成されている。また、入出力部２１０は、Ｐｕ含有率設定装置２００と外部との間でＵＳＢメモリなどの持ち運び可能な記録媒体を介して、データ等の入出力を行うよう構成されてもよい。入出力部２１０は、図に示さない表示モニタ、キーボードおよびマウスを備えていてもよい。
演算部２２０は、図１に示すように、内圧判定線設定手段２２２と、反応度算出手段２２４と、等価Ｐｕ含有率設定手段２２６と、等価係数設定手段２２８と、Ｐｕ含有率算出手段２３０と、核解析手段２３２と、を有する。演算部２２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｕｎｉｔ）により構成される。演算部２２０の有する各手段は、記録部２４０が有するプログラム２４２を実行することにより発現する。
＜内圧判定線設定手段＞
演算部２２０は、内圧判定線設定手段２２２により、ＭＯＸ燃料が封入された燃料棒について、所定の閾値Ｔより小さい燃料棒内圧となる燃料棒燃焼度と燃料棒出力との関係を示す内圧判定線Ｌを設定する（図４）。
具体的には、演算部２２０は、核解析手段２３２により、取得されたＰｕ同位体組成の構成比率およびＭＯＸ燃料に対するＰｕ含有率について、燃料棒燃焼度に対する燃料棒出力の履歴である出力履歴Ｄ０を取得する。また、演算部２２０は、内圧計算手段２３４により、出力履歴Ｄ０についての燃料棒燃焼度に対する燃料棒内圧の履歴である内圧履歴Ｒを算出する。演算部２２０は、算出した内圧履歴Ｒが、所定の燃料棒燃焼度以下において、閾値Ｔより小さいか否かを判定する。演算部２２０は、内圧履歴Ｒが、所定の条件を満たす場合、内圧履歴Ｒに係る出力履歴Ｄ０を出力履歴Ｄｃに取得する。すなわち、出力履歴Ｄｃは、燃料棒燃焼度に対する燃料棒出力の関係についてのデータである。演算部２２０は、出力履歴Ｄｃに基づいて、内圧判定線Ｌを取得し、内圧判定線Ｌに設定する。内圧判定線Ｌは、出力履歴Ｄｃの包絡線について近似した線であってもよい。
また、「所定の燃料棒燃焼度を満たす」とはサイクル末期におけるＭＯＸ燃料棒平均燃焼度が、設計上想定する燃焼度を超えないことを意味する。所定の燃料棒燃焼度とは、例えば燃料棒燃焼度５３，０００ＭＷｄ／ｔである。燃料棒出力は、基準となる炉心出力に対する比である燃料棒比出力で表されてもよい。「基準となる炉心出力」とは、例えば設計上の炉心平均出力である。燃料棒内圧の閾値Ｔは、例えば燃料被覆管の設計圧力の８０％に設定される。
＜反応度算出手段＞
演算部２２０は、反応度算出手段２２４により、所定のＰｕ同位体組成Ｃを所定のＰｕ含有率Ｐ有するＭＯＸ燃料の、所定の燃料棒燃焼度における反応度Ｋを算出する。反応度Ｋは、後述する核解析手段２３２により算出される、出力履歴Ｄ０に基づき算出される。
＜等価Ｐｕ含有率設定手段＞
演算部２２０は、等価Ｐｕ含有率設定手段２２６により、内圧判定線Ｌより小さく、かつ所定の燃料棒燃焼度を満たす燃料棒出力となる等価Ｐｕ含有率Ｅを設定する。具体的には、演算部２２０は、核解析手段２３２により、所定のＰｕ同位体組成Ｃを所定の等価Ｐｕ含有率Ｅ有するＭＯＸ燃料について燃料棒燃焼度に対する燃料棒出力である出力履歴Ｄ０を算出する。演算部２２０は、算出された出力履歴Ｄ０が、内圧判定線Ｌより小さいか否かの判定を行う。演算部２２０は、算出された出力履歴Ｄ０が内圧判定線Ｌより小さいと判定された場合、その出力履歴Ｄ０に係るＰｕ含有率を特定し、等価Ｐｕ含有率Ｅに設定する。演算部２２０は、算出された出力履歴Ｄ０が内圧判定線Ｌ以上と判定された場合、等価Ｐｕ含有率Ｅを調整して取得し、再度核解析を行い、出力履歴ＤＯを算出する。
＜等価係数設定手段＞
演算部２２０は、等価係数設定手段２２８により、各Ｐｕ同位体のそれぞれのＰｕ同位体含有率を算出するための等価係数Ｆを設定する。等価係数Ｆは、取得されるＰｕ同位体組成ＣおよびＰｕ含有率Ｐに基づいて設定される。等価係数Ｆは、例えば取得された複数の異なる構成比率のＰｕ同位体組成ＣおよびＰｕ含有率Ｐを有するＰｕ同位体組成データＳについて、最小二乗法によりフィッティングすることにより導出され、等価係数Ｆに設定される。
＜Ｐｕ含有率算出手段＞
演算部２２０は、Ｐｕ含有率算出手段２３０により、Ｐｕ含有率Ｐを算出する。Ｐｕ含有率Ｐは、等価Ｐｕ含有率Ｅと、等価係数Ｆとを式１に代入することにより取得される等価フィッサイル式により算出される。ここで、等価係数Ｆは、厳密にはＰｕ同位体組成のそれぞれのＰｕ同位体についての等価係数Ｆｉを有する。
Figure 0007340470000001
 ここで、
Ｅ：等価Ｐｕ含有率（ｗｔ％）
αｉ：Ｐｕ同位体組成（全Ｐｕ＋２４１Ａｍに対する重量割合）
βｉ：Ｕ同位体組成（全Ｕに対する重量割合）
Ｆｉ：各同位体についての等価係数
添字ｉ：ＵないしＰｕ同位体を示す。
＜核解析手段＞
演算部２２０は、核解析手段２３２により、核解析を行う。演算部２２０は、核解析手段２３２により、所定のＰｕ同位体組成を所定のＰｕ含有率Ｐ有するＭＯＸ燃料について、基準となる炉心出力以上であり、かつ所定の燃料棒燃焼度を満たす、燃料棒燃焼度に対する燃料棒出力の履歴である出力履歴Ｄｃ０を算出する。また、演算部２２０は、核解析手段２３２により、ＭＯＸ燃料装荷炉心についての燃料棒燃焼度に対する燃料棒出力の履歴である出力履歴Ｄｒを算出する。核解析には、例えば出力履歴Ｄｒが内圧判定線Ｌ以上と判定された場合に、Ｐｕ含有率Ｐを調整して、燃料棒出力とＰｕ含有率Ｐとの比例関係に基づいて出力履歴を算出する場合を含む。演算部２２０は、基準となる炉心出力における所定の燃料棒燃焼度における反応度Ｋを、反応度算出手段２２４により取得する。
＜内圧計算手段＞
演算部２２０は、内圧計算手段２３４により、燃料棒内圧を算出する。演算部２２０は、燃料設計情報Ｇと、出力履歴Ｄｃ０または出力履歴Ｄｒ０と、から燃料棒内圧を算出する。また、演算部２２０は、Ｐｕ同位体組成Ｃと、Ｐｕ含有率Ｐと、から燃料棒内圧を算出してもよい。内圧計算手段２３４は、燃料設計情報Ｇを記録部２４０から取得する。
記録部２４０は、プログラム２４２およびデータ２４４の記録を行う。記録部２４０は、プログラム２４２として、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率を設定するＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラムと、等価フィッサイル式を設定する等価フィッサイル式の設定プログラムとを含む。また、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラムおよび等価フィッサイル式の設定プログラムは、内圧判定線を設定するためのプログラム、反応度を算出するためのプログラム、等価Ｐｕ含有率を設定するためのプログラム、等価係数を設定するためのプログラム、Ｐｕ含有率を算出するためのプログラムおよび核解析を実行するためのプログラム等を有する。また、記録部２４０は、データ２４４として、Ｐｕ同位体組成データＳ、燃料設計情報Ｇ、出力履歴Ｄｃ０、健全出力履歴Ｄｃおよび出力履歴Ｄｒを有する。Ｐｕ同位体組成データＳには、例えば過去に使用されたＭＯＸ燃料についての、Ｐｕ同位体組成ＣおよびＰｕ含有率Ｐのデータが含まれる。燃料設計情報Ｇには、燃料の寸法の設計情報、燃料棒の材料および寸法の設計情報並びに燃料集合体の寸法および配列についての設計情報が含まれる。記録部２４０は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）により構成される。
＜内圧判定線の設定方法＞
Ｐｕ含有率設定装置２００は、燃料棒内圧判定線の設定方法により、所定の燃料棒内圧となる、健全出力履歴Ｄｃについての内圧判定線Ｌを設定する。具体的には、Ｐｕ含有率設定装置２００は、出力履歴Ｄ０および内圧履歴Ｒに基づき、所定の燃料棒内圧より小さく、燃料棒出力が基準以上で、かつ所定の燃料棒燃焼度を満たす、燃料棒燃焼度と燃料棒出力との関係を示す内圧判定線Ｌを取得し、内圧判定線Ｌに設定する。
以下に、内圧判定線の設定方法について、図２を参照して説明する。図２は、ＭＯＸ燃料の内圧判定線の設定方法を示すフローチャートである。内圧判定線の設定方法は、Ｐｕ同位体組成を取得するステップ（Ｓ１０）と、Ｐｕ含有率を取得するステップ（Ｓ２０）と、出力履歴を取得するステップ（Ｓ２５）と、燃料棒内圧を算出するステップ（Ｓ３０）と、燃料棒内圧が閾値より小さいか否かを判定するステップ（Ｓ４０）と、出力履歴を取得するステップ（Ｓ５０）と、内圧判定線を取得するステップ（Ｓ６０）とを有する。Ｐｕ含有率設定装置２００は、内圧判定線Ｌの設定を、内圧判定線設定手段２２２および核解析手段２３２により行う。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、図２によると、まず、複数の異なるＰｕ同位体組成Ｃが取得される（Ｓ１０）。すなわち、Ｐｕ同位体組成Ｃを構成する２３５Ｕ、２３８Ｕ、２３９Ｐｕ、２４０Ｐｕ、２４１Ｐｕおよび２４１Ａｍについて、複数の異なる構成比率が取得される。Ｐｕ同位体組成Ｃの構成比率は、取得された全Ｐｕ同位体の重量に対する各Ｐｕ同位体の重量の割合で表される。また、Ｐｕ含有率設定装置２００は、それぞれのＰｕ同位体組成Ｃについて、ＭＯＸ燃料におけるＰｕ含有率Ｐをそれぞれ取得する（Ｓ２０）。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、取得されたＰｕ同位体組成ＣおよびＰｕ含有率Ｐを有するＭＯＸ燃料について、核解析を行い、出力履歴Ｄ０を取得する（Ｓ２５）。核解析は、所定の燃料棒燃焼度を満たすよう、炉心運転条件を調整することにより燃料棒出力を調整して行われる。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、また、出力履歴Ｄ０と燃料設計情報Ｇとについて内圧計算を行い、内圧履歴Ｒを算出する（Ｓ３０）。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、所定の燃料棒燃焼度以下について、算出された内圧履歴Ｒが閾値Ｔよりも小さいか否かを判定する（Ｓ４０）。ここで、燃料棒内圧の閾値Ｔは、予め与えられている。Ｐｕ含有率設定装置２００は、算出された内圧履歴Ｒが閾値Ｔより小さいと判定された場合（Ｓ４０のＹｅｓ）、その内圧履歴Ｒに係る出力履歴Ｄ０を取得し（Ｓ５０）、健全出力履歴Ｄｃに設定する。図３には、例として算出された複数のＰｕ同位体組成ＣおよびＰｕ含有率Ｐについての健全出力履歴Ｄｃ１～Ｄｃ６が示されている。Ｐｕ含有率設定装置２００は、算出された内圧履歴Ｒが閾値Ｔ以上であると判定された場合（Ｓ４０のＮｏ）、出力履歴Ｄ０のＰｕ含有率Ｐを調整して取得し（Ｓ２５）、再度核解析を行う（Ｓ３０）。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、取得された健全出力履歴Ｄｃに基づいて内圧判定線Ｌを設定する（Ｓ６０）。なお、内圧判定線Ｌは、健全出力履歴Ｄｃについて取得された包絡線であってもよい。また、内圧判定線Ｌは、健全出力履歴Ｄｃについての近似した式、または健全出力履歴Ｄｃの包絡線について近似した式であってもよい。
＜内圧判定線によるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法＞
以下に、内圧判定線によるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法について、図５を参照して説明する。図５は、内圧判定線によるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法を示すフローチャートである。Ｐｕ含有率設定方法は、Ｐｕ同位体組成を取得するステップ（Ｓ１１０）と、Ｐｕ含有率を取得するステップ（Ｓ１２０）と、出力履歴を取得するステップ（Ｓ１４０）と、出力履歴が内圧判定線より小さいか否かを判定するステップ（Ｓ１５０）と、Ｐｕ含有率を特定するステップ（Ｓ１６０）と、を有する。Ｐｕ含有率設定装置２００は、Ｐｕ含有率Ｐの設定を、Ｐｕ含有率算出手段２３０により行う。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、図５に示すように、まず、所定の構成比率を有するＰｕ同位体組成Ｃを取得する（Ｓ１１０）。すなわち、Ｐｕが有するＰｕ同位体２３５Ｕ、２３８Ｕ、２３９Ｐｕ、２４０Ｐｕ、２４１Ｐｕおよび２４１Ａｍについて、それぞれの構成比率が取得される。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、Ｐｕ同位体組成Ｃの、ＭＯＸ燃料に対するＰｕの含有率であるＰｕ含有率Ｐを取得する（Ｓ１２０）。ここで取得されるＰｕ含有率Ｐは、例えばＭＯＸ燃料装荷炉心のサイクル末期におけるＭＯＸ燃料集合体の反応度Ｋが、ウラン燃料炉心におけるサイクル末期におけるウラン燃料集合体の反応度と等価となる、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率である。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、取得された構成比率のＰｕ同位体組成ＣおよびＰｕ含有率Ｐを有するＭＯＸ燃料について、所定の炉心運転条件において核解析を行い、出力履歴Ｄｒを取得する（Ｓ１４０）。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、算出された出力履歴Ｄｒについて燃料棒出力が内圧判定線Ｌより小さいか否かを判定する（Ｓ１５０）。Ｐｕ含有率設定装置２００は、出力履歴Ｄｒが内圧判定線Ｌより小さいと判定された場合（Ｓ１５０のＹｅｓ）、その出力履歴ＤｒのＰｕ含有率Ｐを特定し（Ｓ１６０）、Ｐｕ含有率Ｐを設定する。Ｐｕ含有率設定装置２００は、出力履歴Ｄｒが内圧判定線Ｌ以上と判定された場合（Ｓ１５０のＮｏ）、Ｐｕ含有率Ｐを調整して取得し（Ｓ１２０）、再度核解析を行い、出力履歴Ｄｒを取得する（Ｓ１４０）。
＜等価フィッサイル式によるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法＞
Ｐｕ含有率設定装置２００は、また、上述した内圧判定線Ｌによらず、等価係数Ｆを用いた等価フィッサイル式により、燃料棒内圧が閾値Ｔより小さくなるようＰｕ含有率Ｐを設定することができる。等価フィッサイル式によるＰｕ含有率設定方法は、図９に示すように、Ｐｕ同位体組成を取得するステップ（Ｓ２１０）と、等価フィッサイル式を取得するステップ（Ｓ２２０）と、Ｐｕ含有率を算出するステップ（Ｓ２３０）とを有する。Ｐｕ含有率設定装置２００は、等価フィッサイル式を取得するステップを、等価係数設定手段２２８により行う。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、Ｐｕ同位体組成ＣおよびＰｕ含有率Ｐを取得する。Ｐｕ同位体組成ＣおよびＰｕ含有率Ｐは、記録部２４０に記録されるＰｕ同位体組成データＳが有する。Ｐｕ同位体組成ＣおよびＰｕ含有率Ｐは、入出力部２１０から任意に取得されても良い。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率Ｐを算出するための等価係数Ｆを設定する。具体的には、Ｐｕ含有率設定装置２００は、取得されたＰｕ同位体組成ＣおよびＰｕ含有率Ｐについて、例えば最小二乗法等を適用することにより、等価係数Ｆを導出する。
等価係数Ｆは、厳密にはＰｕ同位体に応じた等価係数Ｆｉを有している。すなわち、等価係数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５およびＦ６は、それぞれ２３５Ｕ、２３８Ｕ、２４０Ｐｕ、２４１Ｐｕ、２４２Ｐｕ、２４１Ａｍを表す。Ｅ２３９は等価Ｐｕ含有率Ｅを表す。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、上述した式１に等価Ｐｕ含有率Ｅと等価係数Ｆと代入することにより、等価フィッサイル式を導出し（Ｓ２２０）、等価フィッサイル式を設定する。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、設定された等価フィッサイル式に、Ｐｕ同位体組成Ｃの構成比率を代入することにより、Ｐｕ含有率Ｐを算出し（Ｓ２３０）、Ｐｕ含有率Ｐを設定する。Ｐｕ含有率設定装置２００は、Ｐｕ含有率Ｐの算出を、Ｐｕ含有率算出手段２３０により行う。
また、複数の異なるＰｕ同位体組成ＣおよびＰｕ含有率Ｐを有するＰｕ同位体組成データＳが与えられた場合には（Ｓ２１０）、Ｐｕ含有率設定装置２００は、等価係数Ｆを取得するステップ（Ｓ２２０）において、以下の方法を取ることもできる。すなわち、Ｐｕ含有率設定装置２００は、まず、それぞれの複数の異なるＰｕ含有率ＰのＰｕ同位体組成データＳについて、反応度算出手段２２４および核解析手段２３２により、所定の燃料棒燃焼度における反応度Ｋをそれぞれ算出する。その後、Ｐｕ含有率設定装置２００は、算出されたうち最も小さい反応度Ｋを特定する。Ｐｕ含有率設定装置２００は、特定した反応度Ｋに係るＰｕ同位体組成Ｃについて、等価係数Ｆを導出する。
＜炉心モデルにおけるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法＞
内圧判定線Ｌは、複数の燃料棒が配置された燃料集合体を装荷したＭＯＸ燃料装荷炉心の炉心モデルについて、Ｐｕ含有率Ｐを設定する場合にも適用することができる。以下に、炉心モデルに内圧判定線Ｌを適用してＰｕ含有率Ｐを設定する場合のＰｕ含有率設定方法について、図５および図６を参照して説明する。図６には、１体のＭＯＸ燃料の燃料集合体と、３体のウラン燃料の燃料集合体との、計４体の燃料集合体が装荷された炉心モデルが示されている。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、図５に示すように、炉心モデルに装荷するＭＯＸ燃料について、Ｐｕ同位体組成Ｃが取得され（Ｓ１１０）、また、Ｐｕ含有率Ｐが取得される（Ｓ１２０）。Ｐｕ含有率設定装置２００は、取得されたＰｕ含有率Ｐを有するＭＯＸ燃料の燃料集合体およびウラン燃料の燃料集合体が装荷された炉心モデルについて、核解析手段２３２により、出力履歴Ｄｒを取得する（Ｓ１４０）。Ｐｕ含有率設定装置２００は、取得した出力履歴Ｄｒの燃料棒内圧が閾値Ｔよりも小さいか否かについて判定を行い（Ｓ１５０）、燃料棒内圧が閾値Ｔより小さいと判定された場合に（Ｓ１５０のＹｅｓ）、出力履歴ＤｃについてのＰｕ含有率Ｐを特定し、Ｐｕ含有率Ｐに設定する。Ｐｕ含有率設定装置２００は、取得した出力履歴Ｄｒの燃料棒内圧が閾値Ｔ以上であると判定された場合（Ｓ１５０のＮｏ）、Ｐｕ含有率Ｐを調整して取得し（Ｓ１２０）、再度核解析を行い、出力履歴Ｄｒを取得する（Ｓ１４０）。
＜複数サイクルで使用されるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法＞
内圧判定線Ｌは、複数サイクル使用される炉心モデルに用いられるＭＯＸ燃料について、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率Ｐを設定する場合にも適用することができる。複数サイクルで使用されるＭＯＸ燃料の燃料集合体は、サイクル毎に入れ替えられる。ＭＯＸ燃料は何回使用されたウラン燃料と組み合わせて炉心を構成するかは任意である。すなわち、ＭＯＸ燃料はサイクルごとに、任意の回数使用されたウラン燃料と組み合わせた炉心となり得る。
以下に、ＭＯＸ燃料が３サイクル使用される場合の例を、図６を参照して、説明する。図６の「１回目照射」、「２回目照射」および「３回目照射」とは、炉心モデルに対して中性子がそれぞれ１回照射、２回照射および３回照射される状態であることを示す。すなわち、１サイクル目、２サイクル目および３サイクル目であることを意味する。また、図６の「新Ｍ」および「新Ｕ」は、未使用のＭＯＸ燃料およびウラン燃料、すなわち１サイクル目のＭＯＸ燃料およびウラン燃料であることを示す。また、図６の「１Ｍ」および「１Ｕ」は、１回使用されたＭＯＸ燃料およびウラン燃料、すなわち２サイクル目のＭＯＸ燃料およびウラン燃料であることを示す。また、図６の「２Ｍ」および「２Ｕ」は、２回使用されたＭＯＸ燃料およびウラン燃料、すなわち３サイクル目のＭＯＸ燃料およびウラン燃料であることを示す。
また、図６の図中の矢印は、３サイクル中にＭＯＸ燃料と組み合わされて炉心となり得る、任意の使用回数のウラン燃料のパターンを示している。ＭＯＸ燃料が、例えば３サイクルで使用される場合に、ＭＯＸ燃料と一緒の炉心で使用され得るウラン燃料のパターンは、例えば図６に示す場合、３×３×３＝２７通り有する。出力履歴Ｄｒは、全パターンにおける出力履歴について、取得される。
以下に、複数サイクルで使用されるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法について、図５から図８を参照して説明する。図７に示す炉心モデルの内圧判定線Ｌでは、ＭＯＸ燃料が図６に示す炉心モデルにおいて、３サイクル使用された場合の出力履歴Ｄｒ１からＤｒ３が示されている（Ｓ１４０）。図７に示すように、炉心モデルがサイクルごとに、出力履歴Ｄｒ１からＤｒ３のそれぞれの燃料棒出力が変化するのが分る。
この場合、Ｐｕ含有率設定装置２００は、出力履歴Ｄｒ１からＤｒ３のそれぞれについて、内圧判定線Ｌよりも小さいか否かを判定する（図５におけるＳ１５０）。なお、Ｐｕ含有率設定装置２００は、出力履歴Ｄｒ１からＤｒ３についての包絡線を取得し、取得した包絡線について内圧判定線Ｌよりも小さいか否か判定してもよい。
出力履歴Ｄｒ１からＤｒ３が内圧判定線Ｌより小さいと判定された場合（Ｓ１５０のＹｅｓ）、Ｐｕ含有率設定装置２００は、出力履歴Ｄｒ１からＤｒ３のＭＯＸ燃料のＰｕ含有率Ｐを特定し、Ｐｕ含有率Ｐに設定する。出力履歴Ｄｒ１からＤｒ３が内圧判定線Ｌ以上であると判定された場合（Ｓ１５０のＮｏ）、Ｐｕ含有率設定装置２００は、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率Ｐを調整して取得し（Ｓ１２０）、再度核解析を行い、出力履歴を取得する（Ｓ１４０）。Ｐｕ含有率設定装置２００は、出力履歴Ｄｒが内圧判定線Ｌよりも小さいか否かの判定（Ｓ１５０）は、所定の燃料棒燃焼度以下の燃料棒燃焼度について行う。
＜内圧判定線によるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法の実施例＞
以下に、内圧判定線の設定方法および内圧判定線によるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法の実施例について、図２および図３を参照して、説明する。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、まず、Ｐｕ同位体組成データＳが有する８つのＰｕ同位体組成ＣおよびＰｕ含有率Ｐを取得する（図２のＳ１０、Ｓ２０）。表１に、例としてＰｕ同位体組成データＳが有する８つのＰｕ同位体組成Ｃを示す。
Figure 0007340470000002
次に、Ｐｕ含有率設定装置２００は、８つのＰｕ同位体組成ＣおよびＰｕ含有率Ｐをそれぞれ有するＭＯＸ燃料の燃料棒について、それぞれ出力履歴Ｄ０を取得する（図２のＳ２５）。Ｐｕ含有率設定装置２００は、取得した８つの出力履歴Ｄ０について内圧計算を行い（Ｓ３０）、内圧履歴Ｒをそれぞれ算出する。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、算出したそれぞれの燃料棒における内圧履歴Ｒが閾値Ｔより小さいか否か判定する（Ｓ４０）。Ｐｕ含有率設定装置２００は、内圧履歴Ｒが閾値Ｔより小さいと判定された場合（Ｓ４０のＹｅｓ）、算出した内圧履歴Ｒに係る出力履歴Ｄ０を出力履歴Ｄｃに取得し（Ｓ５０）、出力履歴Ｄｃに設定する。算出した内圧履歴Ｒが閾値Ｔ以上の場合（Ｓ４０のＮｏ）、Ｐｕ含有率設定装置２００は、再度Ｐｕ含有率Ｐを調整して取得し（Ｓ２０）、核解析を行い、出力履歴を取得し（Ｓ２５）、および内圧計算を実行する（Ｓ３０）。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、図３に示すように、複数の健全出力履歴Ｄｃ１からＤｃ６を取得する。Ｐｕ含有率設定装置２００は、複数の健全出力履歴Ｄｃ１からＤｃ６に基づいて内圧判定線Ｌを取得する（Ｓ６０）。内圧判定線Ｌは、健全出力履歴Ｄｃ１からＤｃ６についての包絡線であってもよい。図４は、取得された内圧判定線Ｌの一例を示している。
＜複数サイクルで使用されるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法の実施例＞
以下に、複数サイクル使用されるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法の実施例を、図５から図８を用いて説明する。
図５に示すように、Ｐｕ含有率設定装置２００は、所定のＰｕ同位体組成Ｃを取得し（Ｓ１１０）、Ｐｕ同位体組成Ｃが取得されたＭＯＸ燃料について、Ｐｕ含有率Ｐを取得する（Ｓ１２０）。その後、Ｐｕ含有率設定装置２００は、ＭＯＸ燃料について、核解析を行い、出力履歴Ｄｒを取得する（Ｓ１４０）。
図７には、複数サイクル使用される炉心モデルの出力履歴Ｄｒ１、出力履歴Ｄｒ２および出力履歴Ｄｒ３が、一例として示されている。出力履歴Ｄｒ１は、未照射の１本のＭＯＸ燃料および未照射の３本のウラン燃料からなる燃料集合体が装荷された炉心モデルについての算出されたものである。出力履歴Ｄｒ２は、図６に示す、未照射の１本のＭＯＸ燃料および１回照射した３本のウラン燃料からなる燃料集合体が装荷された炉心モデルについて算出されたものである。また、出力履歴Ｄｒ３は、図６に示す、未照射の１本のＭＯＸ燃料および２回照射した３本のウラン燃料からなる燃料集合体が装荷された炉心モデルについて算出されたものである。
Ｐｕ含有率設定装置２００は、図８に示すように、出力履歴Ｄｒ１、出力履歴Ｄｒ２および出力履歴Ｄｒ３のそれぞれの燃料棒出力の最大値についての包絡線を出力履歴Ｄｒに取得する。Ｐｕ含有率設定装置２００は、出力履歴Ｄｒ１からＤｒ３が内圧判定線Ｌよりも小さいか否かの判定を行い（Ｓ１５０）、出力履歴Ｄｒ１からＤｒ３が内圧判定線Ｌより小さいと判定された場合（Ｓ１５０のＹｅｓ）、その出力履歴ＤｒのＰｕ含有率Ｐを特定し（Ｓ１６０）、Ｐｕ含有率Ｐに設定する。また、Ｐｕ含有率設定装置２００は、出力履歴Ｄｒ１からＤｒ３が内圧判定線Ｌ以上であると判定された場合（Ｓ１５０のＮｏ）、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率Ｐを調整して取得し（Ｓ１２０）、再度核解析を行い、出力履歴Ｄｒを取得する（Ｓ１４０）。ここで、Ｓ１５０における出力履歴Ｄｒが内圧判定線Ｌよりも小さいか否かの判定（Ｓ１５０）は、所定の燃料棒燃焼度以下の燃料棒燃焼度について行われる。
以上のように、本開示の実施形態によれば、燃料棒内圧が所定の閾値より小さくなる内圧判定線Ｌを設定することができる。
また、本開示の実施形態によれば、内圧判定線Ｌより小さい燃料棒出力となるＰｕ含有率を設定することができるため、燃料の健全性を確保することができる。
また、本開示の実施形態によれば、内圧判定線Ｌより小さい燃料棒出力となるＰｕ含有率を取得するための等価フィッサイル式を設定することができる。
また、本開示の実施形態によれば、等価フィッサイル式を用いて、内圧判定線Ｌより小さい燃料棒出力となるＰｕ含有率を、簡易に設定することができる。
１００ ＭＯＸ燃料製造システム
２００ ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置
２１０ 入出力部
２２０ 演算部
２２２ 内圧判定線設定手段
２２４ 反応度算出手段
２２６ 等価Ｐｕ含有率設定手段
２２８ 等価係数設定手段
２３０ Ｐｕ含有率算出手段
２３２ 核解析手段
２３４ 内圧計算手段
２４０ 記録部
２４２ プログラム
２４４ データ
Ｃ Ｐｕ同位体組成
Ｄｃ０ 燃料棒についての出力履歴
Ｄｃ 燃料棒についての健全出力履歴
Ｄｒ、Ｄｒ１、Ｄｒ２、Ｄｒ３ 燃料集合体についての出力履歴
Ｋ 反応度（無限倍増率）
Ｌ 内圧判定線
Ｅ 等価Ｐｕ含有率
Ｆ 等価係数
Ｐ Ｐｕ含有率
Ｒ 内圧履歴
Ｓ Ｐｕ同位体組成データ
Ｓ１０ Ｐｕ同位体組成を取得するステップ
Ｓ２０ Ｐｕ含有率を取得するステップ
Ｓ２５ 出力履歴を取得するステップ
Ｓ３０ 燃料棒内圧を算出するステップ
Ｓ４０ 燃料棒出力が閾値より小さいか判定するステップ
Ｓ５０ 出力履歴を取得するステップ
Ｓ６０ 内圧判定線を取得するステップ
Ｓ１１０ Ｐｕ同位体組成を取得するステップ
Ｓ１２０ Ｐｕ含有率を取得するステップ
Ｓ１４０ 出力履歴を取得するステップ
Ｓ１５０ 出力履歴が内圧判定線より小さいか否か判定するステップ
Ｓ１６０ Ｐｕ含有率を特定するステップ
Ｓ２１０ Ｐｕ同位体組成を取得するステップ
Ｓ２２０ 等価フィッサイル式を取得するステップ
Ｓ２３０ Ｐｕ含有率を算出するステップ

Claims (12)

  1. ＭＯＸ燃料が封入された燃料棒について、燃料棒燃焼度に対する燃料棒出力の履歴である出力履歴を取得するステップと、
    取得した前記出力履歴について、燃料棒内圧を計算するステップと、
    算出した前記燃料棒内圧が所定の閾値よりも小さいか否かを判定するステップと、
    前記燃料棒内圧が前記閾値より小さいと判定された場合の前記出力履歴を、健全出力履歴として取得するステップと、
    取得した前記健全出力履歴に基づいて内圧判定線を取得するステップと、を有する燃料棒内圧判定線の設定方法。
  2. 前記出力履歴を取得するステップは、
    前記ＭＯＸ燃料のＰｕ同位体組成の構成比率を取得するステップと、
    前記Ｐｕ同位体組成の前記ＭＯＸ燃料に対するＰｕ含有率を取得するステップと、
    取得した前記Ｐｕ同位体組成の前記構成比率と前記Ｐｕ含有率との少なくとも一方を用いて、所定の条件を満たすように前記出力履歴を計算するステップと、を含む請求項１に記載の燃料棒内圧判定線の設定方法。
  3. 請求項１または請求項２に記載の燃料棒内圧判定線の設定方法により設定される前記内圧判定線を用いて、前記ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率を設定するＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法であって、
    前記ＭＯＸ燃料について前記Ｐｕ含有率を取得するステップと、
    取得した前記Ｐｕ含有率となる前記ＭＯＸ燃料が封入された前記燃料棒について、前記出力履歴を算出するステップと、
    算出した前記出力履歴が前記内圧判定線より小さいか否かを判定するステップと、
    算出した前記出力履歴が前記内圧判定線より小さいと判定された場合の前記Ｐｕ含有率を特定するステップと、を有するＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法。
  4. 前記ＭＯＸ燃料が封入された前記燃料棒が配置された燃料集合体は、ウラン燃料が封入された燃料棒が配置された燃料集合体とともにＭＯＸ燃料装荷炉心に装荷されており、
    前記出力履歴を算出する前記ステップは、
    前記ウラン燃料が封入された前記燃料棒の前記出力履歴と、前記ＭＯＸ燃料が封入された前記燃料棒の前記出力履歴とを算出する請求項３に記載のＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法。
  5. 請求項３または４に記載のＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法において特定された前記Ｐｕ含有率を用いて、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を算出するための等価フィッサイル式を設定する等価フィッサイル式の設定方法であって、
    前記燃料棒内圧の閾値より小さい前記ＭＯＸ燃料のＰｕ同位体組成および等価Ｐｕ含有率に基づいて、前記Ｐｕ含有率を算出するための等価フィッサイル係数を導出するステップと、
    前記ＭＯＸ燃料の前記等価Ｐｕ含有率と前記等価フィッサイル係数とから、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を算出するための前記等価フィッサイル式を導出するステップと、を有する等価フィッサイル式の設定方法。
  6. 請求項５に記載の等価フィッサイル式の設定方法において設定された前記等価フィッサイル式と、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ同位体組成の構成比率とから前記Ｐｕ含有率を算出するＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法。
  7. ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率を設定するための演算処理を実行する第１の演算部を備えるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置であって、
    前記第１の演算部は、
    前記ＭＯＸ燃料が封入された燃料棒について、燃料棒燃焼度に対する燃料棒出力の履歴である出力履歴を取得するステップと、
    取得した前記出力履歴について、燃料棒内圧を計算するステップと、
    算出した前記燃料棒内圧が所定の閾値よりも小さいか否かを判定するステップと、
    前記燃料棒内圧が前記閾値より小さいと判定された場合の前記出力履歴を、健全出力履歴として取得するステップと、
    取得した前記健全出力履歴に基づいて内圧判定線を取得するステップと、
    前記ＭＯＸ燃料について前記Ｐｕ含有率を取得するステップと、
    取得した前記Ｐｕ含有率となる前記ＭＯＸ燃料が封入された前記燃料棒について、前記出力履歴を算出するステップと、
    算出した前記出力履歴が前記内圧判定線より小さいか否かを判定するステップと、
    算出した前記出力履歴が前記内圧判定線より小さいと判定された場合の前記Ｐｕ含有率を特定するステップと、を実行するＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置。
  8. 請求項７に記載のＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置により特定された前記Ｐｕ含有率を用いて、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を算出するための等価フィッサイル式を設定するための演算処理を実行する第２の演算部を備える等価フィッサイル式の設定装置であって、
    前記第２の演算部は、
    前記燃料棒内圧の閾値より小さい前記ＭＯＸ燃料のＰｕ同位体組成および等価Ｐｕ含有率に基づいて、前記Ｐｕ含有率を算出するための等価フィッサイル係数を導出するステップと、
    前記ＭＯＸ燃料の前記等価Ｐｕ含有率と前記等価フィッサイル係数とから、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を算出するための前記等価フィッサイル式を導出するステップと、を実行する等価フィッサイル式の設定装置。
  9. 請求項８に記載の等価フィッサイル式の設定装置により設定される前記等価フィッサイル式を用いて、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を設定するための演算処理を実行する第３の演算部を備えるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置であって、
    前記第３の演算部は、
    前記等価フィッサイル式と、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ同位体組成の構成比率とから前記Ｐｕ含有率を算出するＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置。
  10. ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率を設定するＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置に、
    前記ＭＯＸ燃料が封入された燃料棒について、燃料棒燃焼度に対する燃料棒出力の履歴である出力履歴を取得するステップと、
    取得した前記出力履歴について、燃料棒内圧を計算するステップと、
    算出した前記燃料棒内圧が所定の閾値よりも小さいか否かを判定するステップと、
    前記燃料棒内圧が前記閾値より小さいと判定された場合の前記出力履歴を、健全出力履歴として取得するステップと、
    取得した前記健全出力履歴に基づいて内圧判定線を取得するステップと、
    前記ＭＯＸ燃料について前記Ｐｕ含有率を取得するステップと、
    取得した前記Ｐｕ含有率となる前記ＭＯＸ燃料が封入された前記燃料棒について、前記出力履歴を算出するステップと、
    算出した前記出力履歴が前記内圧判定線より小さいか否かを判定するステップと、
    算出した前記出力履歴が前記内圧判定線より小さいと判定された場合の前記Ｐｕ含有率を特定するステップと、を実行させるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラム。
  11. 請求項１０に記載のＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラムにより特定された前記Ｐｕ含有率を用いて、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を算出するための等価フィッサイル式を設定する等価フィッサイル式の設定装置に、
    前記燃料棒内圧の閾値より小さい前記ＭＯＸ燃料のＰｕ同位体組成および等価Ｐｕ含有率に基づいて、前記Ｐｕ含有率を算出するための等価フィッサイル係数を導出するステップと、
    前記ＭＯＸ燃料の前記等価Ｐｕ含有率と前記等価フィッサイル係数とから、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を算出するための前記等価フィッサイル式を導出するステップと、を実行させる等価フィッサイル式の設定プログラム。
  12. 請求項１１に記載の等価フィッサイル式の設定プログラムにより設定される前記等価フィッサイル式を用いて、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ含有率を設定するＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置に、
    前記等価フィッサイル式と、前記ＭＯＸ燃料の前記Ｐｕ同位体組成の構成比率とから前記Ｐｕ含有率を算出させるＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラム。
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