JPH05249281A - 原子炉用燃料棒の非破壊検査装置 - Google Patents

原子炉用燃料棒の非破壊検査装置

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JPH05249281A
JPH05249281A JP4049194A JP4919492A JPH05249281A JP H05249281 A JPH05249281 A JP H05249281A JP 4049194 A JP4049194 A JP 4049194A JP 4919492 A JP4919492 A JP 4919492A JP H05249281 A JPH05249281 A JP H05249281A
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JP
Japan
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fuel rod
ray
rays
kev
gamma
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JP4049194A
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English (en)
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Akira Sano
明 佐野
Makoto Yasuoka
誠 安岡
Kazumi Watabe
和美 渡部
Tatsuyuki Maekawa
立行 前川
Tomio Watanabe
富雄 渡辺
Takeshi Ishida
剛 石田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】混合酸化物の原子炉用燃料棒中にGdが含まれ
ている場合、またはGdの濃度が変化した場合でも、異
常ペレットを精度良く検出できる。 【構成】燃料棒14に対して、透過γ線測定、同位体比測
定、グロスγ線測定、蛍光X線測定を行う。グロスγ線
測定において、 239Puの放出する414keVのγ線を含む
エネルギー範囲のγ線強度分布と、 241Pu− 237Uの
放出する208keVのγ線を含むエネルギー範囲のγ線強度
分布を測定する。蛍光X線測定においてX線を照射して
発生したUの特性X線強度分布を測定し、これらの結果
から異常ペレットの検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉用燃料棒加工施
設において使用される原子炉用燃料棒の非破壊検査装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、原子炉用燃料棒に非破壊検査装
置は、原子炉用燃料棒加工施設等において、異常ペレッ
トの混入の判別や、燃料棒1本当りの核燃料物質量等を
求めるために使用される。
【0003】図3は、このような従来の原子炉用燃料棒
の一例を示すもので、筐体1内には、Cf−252 等の中
性子源2が配置されており、中性子源2の周囲には内側
から順に、ZrH2 層3、鉛層4、D2 O・WEP(水
展ポリエステル)層5、C層6、ポリエチレン層7、W
EP・鉛層8が形成されており、中性子源2の上部には
燃料棒貫通孔9、下部にはHe−4中性子検出器10が配
設されている。また、筐体1の側方には、周囲にW層11
を形成され、その回りを鉛層12によって覆われたNaI
検出器13が配置されている。
【0004】しかして、燃料棒を燃料棒貫通孔9a内に
挿入することにより、中性子源2からの中性子を照射
し、NaI検出器13で遅発γ線強度の燃料棒の軸方向分
布を測定し、次に燃料棒を燃料棒貫通孔9bに挿入し、
中性子を照射しHe−4中性子検出器10で核分裂中性子
の燃料棒の軸方向均一領域平均強度を測定する。そして
得られた結果から異常ペレットの混入の判別と、燃料棒
1本当りの核分裂性物質総量を求める。
【0005】なお、図3に示した装置は、遅発γ線測定
と核分裂中性子の測定を行う装置であるが、中性子検出
器にHe−3中性子検出器を使用し、中性子減速材の材
質点を変更して遅発γ線測定と遅発中性子の測定を行う
装置である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記説
明の従来の原子炉用燃料棒の非破壊検査装置では、燃料
棒中にGd等の中性子吸収材が含まれていない場合は問
題はないが、Pu酸化物とU酸化物で構成される混合酸
化物燃料でしかもその中にGdが含まれる場合には、G
dは大きな中性子吸収効果を持っているので、照射中性
子強度が影響を受け、遅発γ線強度測定による異常ペレ
ット検出性能が低下する。
【0007】すなわち、照射中性子はGdに多く吸収さ
れ、燃料を照射する中性子強度が低下し、その結果遅発
γ線強度も低下し異常ペレット検出性能が低下する課題
がある。また、燃料中のGd濃度が変化した場合にも、
照射中性子強度が変化し、遅発γ線強度が変化し、異常
ペレット検出性能が低下する課題がある。
【0008】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、混合酸化物の原子炉用燃料棒中にGdが含ま
れている場合、またはGdの濃度が変化した場合でも、
異常ペレットを精度良く検出できる原子炉用燃料棒の非
破壊検査装置を提供しようというものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は燃料棒から放出
されているγ線を検出し、 239Puの放出する414keVの
γ線を含む最小エネルギー幅 20keV、最大エネルギー幅
200keVの範囲内のγ線強度分布を測定する手段と、 241
Pu− 237Uの放出する208keVのγ線を含む最小エネル
ギー幅 20keV、最大エネルギー幅200keVの範囲内のγ線
強度分布を測定する手段と、少くとも130keVのX線を発
生し、このX線を燃料棒に照射する手段と、この照射を
受けた燃料棒が発生する特性X線を検出する手段と、そ
の検出信号からUのK−X強度分布を測定する手段とを
具備したことを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明ではGdが燃料中に含まれていても異常
ペレットの検出性能を低下させないようにして測定す
る。異常ペレットの検出は 235U, 239Pu, 241Pu
のような核分裂性物質量の変化を測定して行われる。す
なわち、燃料棒の全長にわたって、 239Puの放出する
414keVのγ線を含むエネルギー範囲のγ線強度分布、
241Pu− 237Uの放出する208keVのγ線を含むエネル
ギー範囲のγ線強度分布、X線を照射して発生したウラ
ンの特性X線の強度分布を測定する。これらの分布のい
ずれかが平均値に対して、基準の値を超えた場合に異常
ペレットの混入として検出できる。
【0011】上記各強度分布の測定方法は燃料中のGd
に影響を受けることがなく、また、いずれの測定方法も
核分裂性物質量の変化を検出する測定方法であるのでG
dを含む混合酸化物の燃料棒の異常ペレットの検出を高
精度で行うことができる。
【0012】
【実施例】図1および図2を参照しながら本発明に係る
原子炉用燃料棒の非破壊検査装置の一実施例を説明す
る。図1は原子炉用燃料棒の非破壊検査装置の測定回路
系を示している。
【0013】図1において、符号14は被検査体の燃料棒
を示しており、この燃料棒はU酸化物をPu酸化物で構
成される混合酸化物(MOX燃料)で、その中にGdが
含まれたペレットを燃料被覆管内に挿入したものであ
る。
【0014】この燃料棒14を被破壊検査するために 137
Csを照射して生じる透過γ線測定用にNaI(Tl)
検出器13、増幅器15、単波高分析器16およびカウンタ17
が配置されている。また、同位体比測定用としてGe検
出器18、増幅器19および多重波高分析器20が配置されて
いる。さらに、グロスγ線測定用としてBGO検出器2
1、増幅器22と、この増幅器22に 241Pu− 237U208ke
Vのγ線計数のための単波高分析器23およびカウンタ24
が接続され、また 239Pu414keVのγ線計数のための前
記増幅器22に単波高分析器25およびカウンタ26が接続さ
れている。
【0015】なお、BGO検出器21はビスマス(B
i),ゲルマニウム(Ge)の酸化物(Oxide)に
γ線を照射し、発光させることによってγ線を計測する
もので、酸化物としてたとえばBi4 Ge3 12が使用
される。
【0016】また、蛍光X線測定用として、燃料棒14に
X線を照射するX線発生装置27と、燃料棒14から反射し
たX線を検出するGe検出器28,増幅器29と、この増幅
器29にUKX線計数のための単波高分析器30およびカウ
ンタ31が接続され、またPuKX線計数のための単波高
分析器32およびカウンタ33が接続されている。
【0017】図2は図1における蛍光X線測定によるP
u量とU量、グロスγ線測定による異常ペレット検出に
ついてのデータ処理の流れを示している。
【0018】次に上記被破壊検査装置による燃料棒の検
査方法を説明する。燃料棒14から放出されるγ線は検出
効率の高いBGO検出器21で検出され、その信号は増幅
器22で増幅され、 241Pu− 237Uの放出する208keVの
γ線を含むエネルギー幅に入るγ線が単波高分析器23で
分析され、そのエネルギー範囲に入ったγ線の数がカウ
ンタ24で計数される。同様にして 239Puの放出する41
4keVのγ線を含むエネルギー幅に入るγ線が単波高分析
器25で分析され、そのエネルギー範囲に入ったγ線の数
がカウンタ26で計数される。
【0019】また、130keV以上のエネルギーを発生する
X線発生装置27により、燃料棒にX線を照射し、発生し
た特性X線をGe検出器28で検出し、増幅器29で増幅し
た後は、まずUのKα2 X線94.67keVを含むエネルギー
範囲に入るX線およびγ線が単波高分析器30で分析さ
れ、そのエネルギー範囲に入ったX線およびγ線の数が
カウンタ31で検出される。
【0020】次に、PuのKα1 X線 103.76keVを含む
エネルギー範囲に入るX線およびγ線が単波高分析器32
で分析され、そのエネルギー範囲に入ったX線およびγ
線の数がカウンタ33で検出される。
【0021】なお、これらの測定では、γ線のエネルギ
ー分析に単波高分析器23,25,30,32とカウンタ24,2
6,31,33を使用したが、これらの代りに多重波高分析
器を使用してもよい。
【0022】以上のような測定を、測定対象とする燃料
棒14を中心軸方向に駆動させながら、微少時間毎の繰り
返し測定を行い、燃料棒14の全長に対応する各測定のγ
線計数率の分布を得る。上記の燃料棒14の駆動の制御や
測定回路系の制御は計算機34によって行われる。
【0023】次に図2を使用してデータ処理について説
明する。蛍光X線測定により燃料棒の軸方向のPuのK
−X線強度分布35と、UのK−X線強度分布36が測定さ
れるが、PuのK−X線強度分布35はPuの濃度分布に
対応するため、その濃度分布を燃料棒14の軸方向に積分
すると燃料棒14中のPu量37が求められる。また、燃料
棒14中のPuの濃度がゾーン毎に異なる場合には、その
ゾーン毎にPu量を積分すれば、ゾーン毎のPu量も求
めることができる。
【0024】次にUのK−X線強度分布36はUの濃度分
布に対応するため、Puの場合と同様にゾーンあるいは
燃料棒14の1本当りのU量38が求められる。また、この
UのK−X線強度分布36に対して強度の変化率を計算す
る。
【0025】グロスγ線測定からは 239Puの414keVの
γ線強度分布39および 241Pu− 2 37Uの208keVのγ線
強度分布40が求められるが、これらからそれぞれのγ線
強度の変化率を計算し、これらの2つの変化率と、Uの
K−X線強度分布36から得られた変化率がそれぞれ定め
られた設定値以上の強度変化率検出41を行い3つの変化
率のうち、少くとも1つが設定値を超えた場合は、これ
を異常ペレット検出42を行い、異常ペレットが混入した
ものとして識別する。
【0026】使用されているウランは天然ウランとした
場合、濃縮度は一定のため,Uの濃度をモニタしておけ
235Uの濃度に対応するので、異常ペレットの検出
は、核分裂性物質である 235U, 239Pu, 241Puの
いずれかの強度が変化した時に行われる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、中性子を照射する手段
を使用していないので、燃料棒中に中性子吸収材である
Gdが含まれる場合でも、核分裂性物質が変化した場
合、それを異常ペレットとして精度良く検出することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る原子炉用燃料棒の被破壊検査装置
の一実施例の測定回路系を示す系統図。
【図2】図1におけるデータ処理の流れを示す系統図。
【図3】従来の原子炉用被破壊検査装置を一部断面で示
す立面図。
【符号の説明】 1…筐体、2…中性子源、3…ZrH2 層、4…鉛層、
5…D2 O・WEP層、6…C層、7…ポリエチレン
層、8…WEP・鉛層、9,9a,9b…燃料棒貫通
孔、10…He−4中性子検出器、11…W層、12…鉛層、
13…NaI検出器、14…燃料棒、15,19,22,29…増幅
器、16,23,25,30,32…単波高分析器、17,24,26,
31,33…カウンタ、18,28…Ge検出器、20…多重波高
分析器、21…BGO検出器、27…X線発生装置、34…計
算機、35…PuのK−X線強度分布、36…UのK−X線
強度分布、37…Pu量、38…U量、39… 239Puの414k
eVのγ線強度分布、40… 241Pu− 237Uの208keVのγ
線強度分布、41…設定値以上の強度変化率検出、42…異
常ペレット検出。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01T 1/167 C 7204−2G 1/36 A 7204−2G (72)発明者 前川 立行 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 渡辺 富雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 石田 剛 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料棒から放出されているγ線を検出
    し、 239Puの放出する414keVのγ線を含む最小エネル
    ギー幅 20keV、最大エネルギー幅200keVの範囲内のγ線
    強度分布を測定する手段と、 241Pu− 237Uの放出す
    る208keVのγ線を含む最小エネルギー幅 20keV、最大エ
    ネルギー幅200keVの範囲内のγ線強度分布を測定する手
    段と、少くとも130keVのX線を発生し、このX線を燃料
    棒に照射する手段と、この照射を受けた燃料棒が発生す
    る特性X線を検出する手段と、その検出信号からUのK
    −X強度分布を測定する手段とを具備したことを特徴と
    する原子炉用燃料棒の非破壊検査装置。
JP4049194A 1992-03-06 1992-03-06 原子炉用燃料棒の非破壊検査装置 Pending JPH05249281A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004059656A1 (en) * 2002-12-24 2004-07-15 Belgonucleaire S.A. Method and apparatus for carrying out a mox fuel rod quality control

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004059656A1 (en) * 2002-12-24 2004-07-15 Belgonucleaire S.A. Method and apparatus for carrying out a mox fuel rod quality control

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