JPH07181283A - Calculation device and method for heavy nuclear species amount in reactor fuel - Google Patents

Calculation device and method for heavy nuclear species amount in reactor fuel

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JPH07181283A
JPH07181283A JP5325129A JP32512993A JPH07181283A JP H07181283 A JPH07181283 A JP H07181283A JP 5325129 A JP5325129 A JP 5325129A JP 32512993 A JP32512993 A JP 32512993A JP H07181283 A JPH07181283 A JP H07181283A
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nuclides
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Abstract

PURPOSE:To calculate heavy nuclear species amount according to each origin at every moment by calculating the heavy nuclear species origin and solving the incineration equation with the use of the heavy nuclear species amount for each origin and neutron flux input in an originated species amount calculator. CONSTITUTION:The nuclear species amount according to each origin which is the original heavy nuclear species amount constituting reactor fuel and obtained with an originated species amount calculator 13, is fed-back to an originated species amount memory 11 to be stored once and input again in the device 13 in the later calculation of the heavy nuclear species calculation. The initial number density of reactor fuel is separated according to each origin and stored in an initial number density memory 10. The initial number density of reactor fuel stored in this device 10 is input in the device for each origin and input in the device 13. The changing neutron flux measured and calculated with time with a neutron flux calculator 12 is input in the device 13 for calculation and species amount according to species at every moment is calculated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は原子炉燃料内の重元素核
種量算出装置およびその算出方法に係り、特に原子炉燃
料中の重元素核種の量をその起源別に算出する重元素核
種量算出装置およびその算出方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for calculating the amount of heavy element nuclides in a nuclear reactor fuel, and more particularly to calculating the amount of heavy element nuclides in a nuclear reactor fuel according to its origin. The present invention relates to a device and a calculation method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】原子炉に使用される原子炉燃料などの核
物質の計量管理は法令によって義務付けられており、従
来は原子炉燃料中に存在するアクチノイド元素に属する
重元素核種の量を重元素核種総量として管理している。
原子炉燃料内の重元素核種量の算出には重元素核種量算
出装置が使用される。
2. Description of the Related Art The regulation of nuclear materials such as nuclear fuel used in nuclear reactors is obligatory by law. Conventionally, the amount of heavy element nuclides belonging to actinide elements present in nuclear reactor fuel is controlled by the heavy element. It is managed as the total amount of nuclides.
A heavy element nuclide amount calculation device is used to calculate the heavy element nuclide amount in the reactor fuel.

【0003】従来の原子炉燃料内の重元素核種量算出装
置は、原子炉燃料内の中性子束分布と、原子炉燃料を構
成する重元素核種の時々刻々の微視的断面積と、原子炉
燃料を構成する重元素核種の初期量を取り込んで、原子
炉燃料内のアクチノイド元素に属する重元素核種の総量
を時々刻々算出している。
A conventional heavy-element nuclide amount calculating device in a nuclear reactor fuel calculates a neutron flux distribution in the nuclear-reactor fuel, a microscopic cross-sectional area of the heavy-element nuclides constituting the nuclear-reactor fuel, and a nuclear reactor. By taking in the initial amount of heavy element nuclides that make up the fuel, the total amount of heavy element nuclides belonging to the actinide element in the reactor fuel is calculated moment by moment.

【0004】原子炉燃料内での重元素核種の損耗および
生成の評価は原子炉炉心を任意の領域に空間的(三次元
的)に分割し、その各々の空間分割領域についての重元
素核種の量を算出することによって行なわれる。空間分
割の方法は任意であるが、一般的に用いられる空間分割
方法は、原子炉炉心を水平方向に燃料集合体単位に分割
する一方、さらに垂直方向に多数の燃料セグメントに分
割する方法がある。
The evaluation of wear and production of heavy element nuclides in a reactor fuel is performed by spatially (three-dimensionally) dividing the reactor core into arbitrary regions, and determining the heavy element nuclides in each of the spatial division regions. This is done by calculating the quantity. The method of space division is arbitrary, but a commonly used space division method is a method of dividing the reactor core horizontally into fuel assembly units, and further dividing it into a large number of fuel segments in the vertical direction. .

【0005】空間分割の単位は、中性子束分布を利用す
ることから、炉内の中性子束分布を計算する際に用いら
れる分割単位を一致させることが一般的である。従来の
重元素核種量算出装置は、このように空間分割された個
々の燃料セグメントの重元素核種量を算出して、重元素
核種の総量を算出している。
Since the unit of space division utilizes the neutron flux distribution, it is general to match the division unit used when calculating the neutron flux distribution in the reactor. The conventional heavy element nuclide amount calculation device calculates the total amount of the heavy element nuclides by calculating the amount of the heavy element nuclides of the individual fuel segments thus spatially divided.

【0006】一方、原子炉内での重元素核種の生成崩壊
モデルはその目的・対象炉心に応じて幾つか存在する。
図3は沸騰水型原子炉で用いられる重元素核種の生成崩
壊モデルの典型的な一例を示す。
[0006] On the other hand, there are several models of production and decay of heavy element nuclides in a nuclear reactor depending on the purpose and the target core.
FIG. 3 shows a typical example of a production and decay model of heavy element nuclides used in a boiling water reactor.

【0007】重元素核種の生成崩壊の反応の形は核種に
よって異なるが、燃料セグメント内のアクチノイド元素
である重元素核種の量に注目した場合、その核種の量は
次の微分方程式で一般化できる。
The shape of the reaction of production and decay of heavy element nuclides differs depending on the nuclide, but when focusing on the amount of the heavy element nuclide which is the actinide element in the fuel segment, the amount of the nuclide can be generalized by the following differential equation. .

【0008】[0008]

【数1】 核種iの着目燃料セグメント内の平均数密度Niは
(2)式で表わされる。
[Equation 1] The average number density Ni of the nuclide i in the fuel segment of interest is represented by the equation (2).

【0009】[0009]

【数2】 また、核種iの着目燃料セグメント内の質量Miは
(3)式で求めることができる。
[Equation 2] Further, the mass Mi of the nuclide i in the fuel segment of interest can be obtained by the equation (3).

【0010】[0010]

【数3】Mi=mi・Ni・V ……(3) ここに、miは核種iの原子量である。## EQU3 ## Mi = miNiV (3) where mi is the atomic weight of the nuclide i.

【0011】従来の重元素核種量算出装置は、この装置
内に着目燃料セグメントにおける原子炉燃料の各核種の
初期量と、以後の時々刻々変化する着目燃料セグメント
の平均中性子束および核種毎の微視的断面積を入力する
ことによって上記方程式を解き、時々刻々における各核
種の量を算出している。この方程式は燃料方程式と呼ば
れ、幾つかの解法が知られている(例えばJames J. Dud
erstadt 他著,成田正邦他訳「原子炉の理論と解析
(下)」昭和56年1月25日現代工学社発行,第58
4頁参照)。
A conventional heavy element nuclide amount calculating device has an initial amount of each nuclide of a nuclear reactor fuel in a fuel segment of interest, an average neutron flux of the fuel segment of interest which changes from time to time thereafter, and a fine amount for each nuclide. The above equation is solved by inputting the visual cross-sectional area, and the amount of each nuclide at every moment is calculated. This equation is called the fuel equation, and several solution methods are known (eg James J. Dud
erstadt et al., Translated by Masakuni Narita et al., "Theory and Analysis of Reactors (2)", issued by Hyundai Engineering Co., January 25, 1981, No. 58
(See page 4).

【0012】また燃焼方程式を解くことを一般に燃焼計
算という。燃焼方程式は中性子束と微視的断面積が時
間,空間,核種数密度の関数になるので非線形かつ非同
次である。そこで、燃焼方程式は一般的には時間依存と
空間,核種数密度の依存の効果を分離して取扱う。この
取扱いのために、時間を細かいステップに分割し、各ス
テップについては中性子束および微視的断面積が変化し
ないと近似する。時間ステップの幅はこの近似が充分に
成立する程細かくなくてはならない。各々の時間ステッ
プについて(1)式の微分方程式は線形的に解くことが
できる。
Solving the combustion equation is generally called combustion calculation. The combustion equation is nonlinear and inhomogeneous because the neutron flux and microscopic cross section are functions of time, space, and nuclide number density. Therefore, the combustion equation generally treats the effects of time dependence and space and nuclide number density dependence separately. For this treatment, the time is divided into fine steps, and for each step it is approximated that the neutron flux and microscopic cross section do not change. The width of the time step must be small enough for this approximation to hold. The differential equation (1) can be solved linearly for each time step.

【0013】ところで、一般に原子炉燃料のような核物
質の計量管理は、核物質の所在,数量,使用状況,移動
等についての管理であり、計量管理の実施は法令によっ
て義務付けられている。核物質の計量管理は事業者の運
転管理にとっても必要不可欠の要素である。
By the way, generally, the measurement control of nuclear materials such as nuclear reactor fuel is the control of the location, quantity, usage status, movement, etc. of nuclear materials, and the implementation of measurement control is obligatory by law. The measurement management of nuclear materials is an essential element for the operation management of operators.

【0014】原子力発電所における事業者の計量管理に
おいては、法令に定められたウラニウム,プルトニウム
等の重元素核種の量を燃料集合体毎に管理する必要があ
る。しかし、原子炉燃料は一旦製造してしまうと、燃料
内部に含まれる各重元素核種の量を破壊せずに測定する
ことは不可能である。そのため、原子炉燃料内での重元
素核種の量は計算により評価し、記録することによって
管理され、この重元素核種量の計算は、従来の重元素核
種量算出装置によって行なわれる。
In the management of operators of nuclear power plants, it is necessary to control the amount of heavy element nuclides such as uranium and plutonium specified by law for each fuel assembly. However, once the reactor fuel is manufactured, it is impossible to measure the amount of each heavy element nuclide contained in the fuel without destroying it. Therefore, the amount of heavy element nuclides in the reactor fuel is managed by evaluating and recording by calculation, and the calculation of the amount of heavy element nuclides is performed by the conventional heavy element nuclide amount calculating device.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】ところで、原子炉燃料
中にある重元素核種の生成反応の多くは、(1)式の微
分方程式から明らかなように、複数の核種に起因する。
したがって、従来の重元素核種量算出装置によって軽水
炉燃料集合体中の重元素核種量を算出したときにその出
力となる核種の量はその原因核種に依らず総量としての
み出力される。
By the way, most of the reactions for producing heavy element nuclides in the reactor fuel are caused by a plurality of nuclides, as is clear from the differential equation (1).
Therefore, when the amount of heavy element nuclides in the LWR fuel assembly is calculated by the conventional heavy element nuclide amount calculation device, the output amount of the nuclides is output only as a total amount regardless of the causative nuclide.

【0016】例えば、原子炉燃料製造時にウラニウム2
38(U−238)を含有する燃料が燃焼するとU−2
38核種の一部は中性子を吸収してプルトニウム239
(Pu−239)に変化するが、さらに生成されたPu
−239の一部は中性子を吸収してプルトニウム240
(Pu−240)に変化する(図3参照)。
For example, uranium 2 at the time of reactor fuel production
When fuel containing 38 (U-238) burns, U-2
Some of the 38 nuclides absorb neutrons and plutonium 239
(Pu-239), but further generated Pu
-239 absorbs neutrons and plutonium 240
It changes to (Pu-240) (see FIG. 3).

【0017】一方、原子炉燃料製造時にPu−239を
含有する燃料が燃焼するときも、Pu−239の一部は
中性子を吸収してPu−240に変化する。したがっ
て、原子炉燃料製造時にU−238とPu−239を共
有する原子炉燃料が燃焼するとPu−240が生成され
るが、従来の重元素核種量算出装置については、生成さ
れたPu−240の量を算出するだけで、生成されたP
u−240がU−238に起因する量とPu−239に
起因する量に分離して算出することは不可能である。す
なわち、Pu−240の起源核種がU−238である
か、Pu−239であるか算出することができなかっ
た。
On the other hand, when the fuel containing Pu-239 burns during the production of nuclear reactor fuel, part of Pu-239 absorbs neutrons and changes to Pu-240. Therefore, when the reactor fuel that shares U-238 and Pu-239 is burned during the production of the reactor fuel, Pu-240 is generated. However, in the conventional heavy element nuclide amount calculation device, the generated Pu-240 Generated P
It is impossible for u-240 to separately calculate the amount due to U-238 and the amount due to Pu-239. That is, it was not possible to calculate whether the origin nuclide of Pu-240 was U-238 or Pu-239.

【0018】また、原子炉燃料のような核燃料の計量管
理において、核燃料物質をその供給当事国(原産国,濃
縮国等)の国籍別に管理することが要求される場合に
は、製造時に2つ以上の国籍を持つ核燃料物質を含む燃
料を燃焼させた場合は、時々刻々あるいは燃焼終了時に
は核燃料核種の量をその起因する重元素核種の国籍別に
算出する必要がある。
When it is required to control the nuclear fuel material according to the nationality of the party to which the fuel is supplied (country of origin, enriched country, etc.) in the measurement control of nuclear fuel such as reactor fuel, 2 When a fuel containing a nuclear fuel material having more than one nationality is burned, it is necessary to calculate the amount of nuclear fuel nuclides by the nationality of the heavy element nuclide that causes them, either momentarily or at the end of burning.

【0019】重元素核種量算出装置は、核燃料中に存在
する重元素核種の量を個々に算出できず、その核種毎の
総量として管理しているため、2つ以上の国籍を持った
燃料を燃焼させるときにその起源別に重元素核種量の正
確な算出が困難であった。
The heavy element nuclide amount calculation device cannot individually calculate the amount of heavy element nuclides present in the nuclear fuel, and manages them as the total amount of each nuclide, so that fuels with two or more nationalities can be used. It was difficult to accurately calculate the amount of heavy element nuclides by their origin when burning.

【0020】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、核燃料を燃焼させたとき、核燃料中に存在す
る重元素核種の量をその起源別に算出することができる
原子炉燃料内の重元素核種量算出装置およびその算出方
法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and when burning a nuclear fuel, the amount of the heavy element nuclide existing in the nuclear fuel can be calculated according to its origin. An object is to provide a heavy element nuclide amount calculation device and a calculation method thereof.

【0021】本発明の他の目的は、2つ以上の国籍を有
する核燃料物質の重元素核種量を国別に計量管理するこ
とができる原子炉燃料内の重元素核種量算出装置および
その算出方法を提供するにある。
Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for calculating the amount of heavy element nuclides in a nuclear reactor fuel, which can control the amount of heavy element nuclides of a nuclear fuel material having two or more nationalities by country. To provide.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明に係る原子炉燃料
内の重元素核種量算出装置は、上述した課題を解決する
ために、請求項1に記載したように、原子炉燃料内の時
々刻々におけるアクチノイド元素に属する重元素核種の
量を算出する原子炉燃料内の重元素核種量算出装置にお
いて、原子炉燃料内に重元素核種の起源が2つ以上存在
するとき、着目燃料セグメントのある時点の起源別の重
元素核種量を記憶する起源別核種量記憶装置と、この記
憶装置に記憶された起源別核種量と前記着目燃料セグメ
ントの時々刻々の中性子束を入力して演算する起源別核
種量計算装置と、この計算装置から出力される原子炉燃
料内の重元素核種量を起源毎に分離して表示する出力装
置とを有し、前記起源別核種量計算装置は、入力された
起源別重元素核種量と前記中性子束とから重元素核種の
起源別に燃焼方程式を解き、時々刻々における重元素核
種量を起源別に算出するように設定したものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides in a nuclear reactor fuel according to the present invention, as described in claim 1, sometimes uses the nuclear fuel in a nuclear reactor fuel. In a device for calculating the amount of heavy element nuclides in a reactor fuel that calculates the amount of heavy element nuclides belonging to the actinide element at every moment, when there are two or more sources of the heavy element nuclide in the reactor fuel, there is a fuel segment of interest. Source-specific nuclide amount storage device that stores the amount of heavy element nuclides according to origin, and source-based calculation that inputs the nuclide amount according to origin stored in this storage device and the neutron flux of the fuel segment of interest It has a nuclide amount calculation device and an output device that separates and displays the heavy element nuclide amount in the reactor fuel output from this calculation device for each source, and the nuclide amount calculation device for each source is input. Heavy element nuclides by origin And the neutron flux from solving originated by the combustion equation of heavy elements nuclides, is obtained by setting to calculate the heavy elements nuclide amount at every moment by origin.

【0023】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る原子炉燃料内の重元素核種量算出装置は、請
求項1の記載内容に加えて、請求項2に記載したよう
に、原子炉燃料はウラニウムとプルトニウムを含有する
混合酸化物燃料を対象とし、起源別核種量計算装置は、
原子炉燃料製造時にウラニウムを起源とする重元素核種
の量とプルトニウムを起源とする重元素核種の量とを区
別して算出し、出力するように設定したり、また、請求
項3に記載したように、原子炉燃料はウラニウムとプル
トニウムを含有する混合酸化物燃料を対象とし、起源別
核種量計算装置は、キュリウムのα崩壊を無視してウラ
ニウム起源の重元素核種量を算出する一方、ネプツニウ
ムより生成されるプルトニウムの生成を無視してプルト
ニウム起源の重元素核種量を算出するように設定した
り、さらに、請求項4に記載したように、着目燃料セグ
メントでの微視的断面積をテーブル化データにより作成
する断面積作成装置を設けたり、さらにまた、請求項5
に記載したように、原子炉燃料を構成する重元素核種
は、燃料製造工程における実測値から初期量が算出さ
れ、初期数密度記憶装置に記憶されたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides in a nuclear reactor fuel according to the present invention, as described in claim 2 in addition to the contents of claim 1, The reactor fuel is a mixed oxide fuel containing uranium and plutonium.
It is set so that the amount of heavy element nuclides originating from uranium and the amount of heavy element nuclides originating from plutonium are separately calculated and output during reactor fuel production, or as described in claim 3. In addition, the reactor fuel is a mixed oxide fuel containing uranium and plutonium, and the source-specific nuclide amount calculation device ignores the α decay of curium and calculates the amount of heavy element nuclides derived from uranium. It is set so as to calculate the amount of heavy element nuclides originating from plutonium, ignoring the generation of generated plutonium, and as described in claim 4, the microscopic cross-sectional area of the fuel segment of interest is tabulated. A cross-sectional area creating device for creating data is provided, and further, the method according to claim 5
As described in, the initial amount of the heavy element nuclides constituting the reactor fuel is calculated from the actual measurement value in the fuel manufacturing process and stored in the initial number density storage device.

【0024】さらに、本発明に係る原子炉燃料内の重元
素核種量算出方法は、上述した課題を解決するために、
請求項6に記載したように、原子炉燃料内の時々刻々の
中性子束分布と、原子炉燃料を構成する重元素核種の時
々刻々の微視的断面積と、原子炉燃料を構成する重元素
核種の起源別初期量を取り込んで、起源別に重元素核種
の燃焼方程式を解き、アクチノイド元素に属する起源別
の重元素核種量を算出し、その算出結果を出力表示する
方法である。
Further, in order to solve the above-mentioned problems, the method for calculating the amount of heavy element nuclides in a nuclear reactor fuel according to the present invention,
As set forth in claim 6, the neutron flux distribution in the reactor fuel, the microscopic cross-sections of the heavy element nuclides that make up the reactor fuel, and the heavy elements that make up the reactor fuel. This is a method that takes in the initial amount of nuclides by origin, solves the combustion equation of heavy element nuclides by origin, calculates the amount of heavy element nuclides by origin belonging to the actinide element, and outputs the calculation result.

【0025】[0025]

【作用】本発明に係る原子炉燃料内の重元素核種量算出
装置およびその算出方法は、従来の重元素核種量算出装
置同様に燃焼方程式を解くが、この燃焼方程式を解く際
に、計算に用いる原子炉燃料の初期数密度を予め起源毎
に分離しておき、起源毎に燃焼方程式を独立して解くこ
とにより、時々刻々における重元素核種量を起源別に算
出できるようにしたものである。これにより、核燃料物
質が2つ以上の国籍を有する場合、国別に重元素核種量
の計量管理を行なうことができる。
The apparatus and method for calculating the amount of heavy element nuclides in the reactor fuel according to the present invention solves the combustion equation as in the case of the conventional apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides. The initial number density of the nuclear reactor fuel used is separated in advance for each origin, and the combustion equation is independently solved for each origin so that the heavy element nuclide amount at each moment can be calculated according to the origin. Accordingly, when the nuclear fuel material has two or more nationalities, it is possible to perform the measurement control of the amount of heavy element nuclide for each country.

【0026】また、原子炉燃料がウラニウムとプルトニ
ウムを含有する混合酸化物燃料(MOX燃料)を対象と
する場合、起源別核種量記憶装置に与える原子炉燃料の
初期数密度をウラニウムとプルトニウムの起源別に分離
して計量管理を行なうことができる。
Further, when the reactor fuel is a mixed oxide fuel (MOX fuel) containing uranium and plutonium, the initial number density of the reactor fuel given to the source-specific nuclide quantity storage device is determined by the origin of uranium and plutonium. The measurement management can be performed separately.

【0027】さらに、原子炉燃料がウラニウムとプルト
ニウムを含有する混合酸化物燃料を対象とする場合、ウ
ラニウムとプルトニウムそれぞれの起源の核種量の計算
に用いる重元素核種生成崩壊モデルから、その反応率の
低さ故にその反応を無視しても燃焼計算の計算結果に有
為な影響を与えないことが明白な反応率の低い反応を無
視することによって、燃焼計算の計算量を小さくし、簡
素化したものである。
Furthermore, when the reactor fuel is a mixed oxide fuel containing uranium and plutonium, the reaction rate of the heavy element nuclide generation decay model is calculated from the heavy element nuclide generation decay model used to calculate the amounts of nuclides originating from each of uranium and plutonium. It is clear that even if the reaction is neglected, it does not have a significant effect on the calculation result of the combustion calculation by ignoring the reaction with a low reaction rate. It is a thing.

【0028】また、本発明の原子炉燃料内の重元素核種
量算出装置は、断面積作成装置を備え、この断面積作成
装置で燃焼計算に必要な微視的断面積を予めテーブル化
データとして用意することによって、燃焼計算に必要な
微視的断面積を高速かつ正確に得ることができる。
The apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides in a nuclear reactor fuel according to the present invention is provided with a cross-sectional area creating device, and the microscopic cross-sectional area required for combustion calculation in this cross-sectional area creating device is previously stored as tabular data. By preparing it, the microscopic cross-sectional area required for combustion calculation can be obtained quickly and accurately.

【0029】さらにまた、本発明の原子炉燃料内の重元
素核種量算出装置は、燃焼計算に必要な原子炉燃料の各
核種初期量として、特に燃料製造工程において実測され
た値を用いることによって正確に核種量を算出するもの
である。
Furthermore, the apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides in a reactor fuel according to the present invention uses, as the initial amount of each nuclide of the reactor fuel necessary for the combustion calculation, a value actually measured in the fuel manufacturing process. The amount of nuclide is accurately calculated.

【0030】[0030]

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0031】図1は本発明に係る原子炉燃料内の重元素
核種量算出装置の第1実施例を示すブロック構成図を示
す。この重元素核種量算出装置は、核燃料である原子炉
燃料の初期数密度(初期原子数密度)が記憶される初期
数密度記憶装置10と、この初期数密度記憶装置10に
記憶された原子炉燃料の初期数密度が起源別に入力され
る起源別核種量記憶装置11と、この起源別核種量記憶
装置11からの起源別核種量および中性子束計算装置
(中性子束測定装置)12からの時々刻々の平均中性子
束あるいは中性子束分布を入力して時々刻々における起
源別核種量を演算する起源別核種量計算装置13と、こ
の計算装置13で演算された起源別核種量を入力して可
視化させる出力装置14とを有する。起源別核種量は原
子炉燃料を構成する元の重元素核種量であり、前記起源
別核種量計算装置13で得られた起源別核種量は起源別
核種量記憶装置11にフィードバックされて一旦記憶さ
れ、その後の重元素核種量計算において再び起源別核種
量計算装置13に入力されるようになっている。
FIG. 1 is a block diagram showing the first embodiment of the apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides in a nuclear reactor fuel according to the present invention. This heavy element nuclide amount calculating device is an initial number density storage device 10 for storing an initial number density (initial atom number density) of a nuclear reactor fuel, and a nuclear reactor stored in this initial number density storage device 10. Source-specific nuclide quantity storage device 11 into which the initial number density of fuel is input according to origin, and source-specific nuclide quantity storage device 11 and neutron flux calculation device (neutron flux measurement device) 12 from moment to moment Source-based nuclide amount calculation device 13 that calculates the source-specific nuclide amount by inputting the mean neutron flux or neutron flux distribution of the source, and output that inputs and visualizes the source-specific nuclide amount calculated by the calculation device 13 And device 14. The amount of nuclides by origin is the amount of the original heavy element nuclides that make up the reactor fuel, and the amount of nuclides by origin obtained by the calculation device 13 for the amount of nuclides for origin is fed back to the storage device 11 for the amount of nuclides for origin and temporarily stored Then, in the subsequent heavy element nuclide amount calculation, it is input again to the source-specific nuclide amount calculation device 13.

【0032】原子炉燃料の初期数密度は起源別に分離さ
れて初期数密度記憶装置10に記憶されており、この記
憶装置10に記憶された原子炉燃料の初期数密度(初期
原子数密度)N(0)は、図2のフローチャートのステ
ップ1(S1)に示すように、起源別核種量記憶装置1
1に起源別に入力された後、起源別核種量計算装置13
に入力される。この起源別核種量計算装置13には中性
子束計算装置12で測定され、計算された時々刻々に変
化する中性子束もステップ2(S2)で示すように入力
され、起源別核種量計算装置13でステップ3(S3)
からステップ8(S8)の計算が行なわれ、時々刻々に
おける起源別核種量が算出される。
The initial number density of the reactor fuel is separated according to the origin and stored in the initial number density storage device 10, and the initial number density (initial atom number density) N of the reactor fuel stored in this storage device 10 is stored. (0) indicates, as shown in step 1 (S1) of the flowchart of FIG.
After being input into 1 by origin, nuclide amount calculation device 13 by origin
Entered in. The origin-dependent nuclide amount calculation device 13 measures the neutron flux which is measured by the neutron flux calculation device 12 and is calculated as well, and is input as shown in step 2 (S2). Step 3 (S3)
From step S8, the amount of nuclides by origin is calculated every moment.

【0033】この重元素核種量算出装置で算出される起
源別核種量には、図3に示す重元素核種生成崩壊モデル
が用いられる。
The heavy element nuclide generation and collapse model shown in FIG. 3 is used for the amount of nuclei by origin calculated by this heavy element nuclide amount calculation device.

【0034】起源別核種量計算装置13で時々刻々の起
源別核種量を算出するステップ3からステップ8の動作
原理を説明する。
The operation principle of Steps 3 to 8 in which the source-specific nuclide amount calculation device 13 calculates the source-specific nuclide amount every moment will be described.

【0035】重元素核種量計算装置13には起源別核種
量記憶装置11から原子炉燃料の初期数密度である起源
別核種量が起源別に分離されて入力される。原子炉燃料
の起源(元の重元素)の総数をK,燃焼方程式で扱う重
元素核種の総数をNと定義する。そして、原子炉燃料の
着目燃料セグメント内の起源kの核種iの時刻tにおけ
る数密度をNi,k(t)と定義する。燃料セグメントは原子
炉炉心に装架される燃料集合体を垂直方向に分割して得
られる一単位をいう。
To the heavy element nuclide amount calculation device 13, the nuclide amount according to origin, which is the initial number density of the reactor fuel, is separated and input from the nuclide amount storage device according to origin. The total number of origins (original heavy elements) of reactor fuel is defined as K, and the total number of heavy element nuclides treated in the combustion equation is defined as N. Then, the number density at time t of the nuclide i of origin k in the fuel segment of interest of the nuclear reactor fuel is defined as Ni, k (t). The fuel segment is a unit obtained by vertically dividing a fuel assembly mounted in the reactor core.

【0036】着目燃料セグメントの起源kの核種iの初
期数密度をNi,k(0)とすると、原子炉燃料の核種iの全
起源合計の初期数密度Ni(0)は、
When the initial number density of the nuclide i of the origin k of the fuel segment of interest is Ni, k (0), the initial number density Ni (0) of all the origins of the nuclide i of the reactor fuel is

【数4】 を満たさなければならない。従来の重元素核種量算出装
置では、Ni(0)を原子炉燃料の初期数密度として入力し
ていた。
[Equation 4] Must be met. In the conventional heavy element nuclide amount calculation device, Ni (0) was input as the initial number density of the reactor fuel.

【0037】今、原子炉燃料の核種量ベクトルを次のよ
うに定義する。
Now, the nuclear species vector of the nuclear reactor fuel is defined as follows.

【0038】[0038]

【数5】 [Equation 5]

【数6】 [Equation 6]

【数7】 [Equation 7]

【0039】次に、起源別核種量計算装置13で原子炉
燃料の各起源毎に独立して燃焼方程式を解く。具体的に
は、図2のステップ3(S3)からステップ6(S6)
に示す総起源数分だけの繰返し計算となる。
Next, the source-specific nuclide amount calculation device 13 solves the combustion equation independently for each source of the reactor fuel. Specifically, step 3 (S3) to step 6 (S6) of FIG.
Iterative calculation is performed only for the total number of sources shown in.

【0040】解くべき燃焼方程式は、次式で表わされ
る。
The combustion equation to be solved is expressed by the following equation.

【0041】[0041]

【数8】 ここで、着目燃料セグメント内では、同一時刻において
は全ての起源について同一の断面積(σj→i
σai)、同一の中性子束(Φ)を用いることができ
る。今、任意の核種iについて起源別の燃焼方程式であ
る(8)式を全ての起源について加算すると、
[Equation 8] Here, in the fuel segment of interest, the same cross-sectional area (σ j → i ,
σ ai ) and the same neutron flux (Φ) can be used. Now, adding equation (8), which is a combustion equation by origin for any nuclide i, for all origins,

【数9】 [Equation 9]

【数10】 この(10)式は(1)式と全く同じ形をしている。こ
のことから、
[Equation 10] The expression (10) has exactly the same form as the expression (1). From this,

【数11】 であることが分かる。[Equation 11] It turns out that

【0042】任意の起源の核種iについて(11)式が
成立するので、時々刻々の起源別核種量ベクトルはNk
(t)について、
Since the equation (11) is established for the nuclide i of an arbitrary origin, the nuclide amount vector for each origin is Nk.
For (t),

【数12】 が成り立つ。[Equation 12] Holds.

【0043】このように、起源別核種量計算装置11
は、(8)式の起源別燃焼方程式を解くことによりステ
ップ8(S8)で示すように起源別核種量を算出するこ
とができ、さらに、(12)式の加算を行なうことによ
り、従来の起源別核種量計算装置による起源別に分離し
ない核種量と全く同一の核種量を算出する(ステップ9
(S9))。
As described above, the source-specific nuclide amount calculation device 11
Can calculate the amount of nuclides by origin as shown in step 8 (S8) by solving the combustion equation by origin of equation (8), and by adding equation (12), The amount of nuclide that is not separated by origin is calculated by the source-specific nuclide amount calculation device (step 9).
(S9)).

【0044】出力装置14は起源別核種量計算装置11
によって得られた計算結果を入力して可視化表示するC
RTのようなモニタ装置である。
The output device 14 is a source-specific nuclide amount calculation device 11.
Input and visualize the calculation results obtained by C
It is a monitor device such as RT.

【0045】次に、原子炉燃料がウラニウム(U)とプ
ルトニウム(Pu)を含有するMOX燃料に適用した第
1変形例を示す。
Next, a first modified example in which the reactor fuel is applied to the MOX fuel containing uranium (U) and plutonium (Pu) is shown.

【0046】この第1変形例は図1および図2に示す重
元素核種量算出装置を混合酸化物燃料(MOX燃料)の
計量管理に適用したものであり、図1に示す重元素核種
算出装置および図3に示す重元素核種生成崩壊モデルが
適用される。
This first modification is an application of the heavy element nuclide amount calculation apparatus shown in FIGS. 1 and 2 to the measurement management of a mixed oxide fuel (MOX fuel), and the heavy element nuclide calculation apparatus shown in FIG. And the heavy element nuclide generation decay model shown in FIG. 3 is applied.

【0047】MOX燃料の総起源数Kは2である。原子
炉燃料の初期数密度においてウラニウム元素核種のみを
取り出した物をウラニウム起源の初期数密度とし、k=
1に対応する。初期数密度においてプルトニウムおよび
アメリシウム元素核種のみを取り出した物をプルトニウ
ム起源の初期数密度とし、k=2に対応する。未燃焼の
MOX燃料においてウラニウム(U),プルトニウム
(Pu),アメリシウム(Am)のどれにも該当しない
重元素核種は存在しない。つまり、
The total number of origins K of MOX fuel is 2. At the initial number density of the reactor fuel, only the uranium element nuclides are taken out, and the initial number density of uranium origin is defined as k =
Corresponds to 1. A product obtained by extracting only plutonium and americium nuclides in the initial number density is defined as an initial number density of plutonium origin and corresponds to k = 2. In the unburned MOX fuel, there is no heavy element nuclide that does not correspond to uranium (U), plutonium (Pu), or americium (Am). That is,

【数13】 [Equation 13]

【数14】 [Equation 14]

【数15】 である。[Equation 15] Is.

【0048】次に、それぞれの起源毎に燃焼方程式を独
立して解く。解くべき燃焼方程式は次のようになる。
Next, the combustion equation is solved independently for each origin. The combustion equation to be solved is as follows.

【0049】[0049]

【数16】 ここで、同一時刻においてはそれぞれの起源について同
一の断面積(σj→i,σai)、同一の中性子束
(Φ)を用いる。
[Equation 16] Here, at the same time, the same cross-sectional area (σ j → i , σ ai ) and the same neutron flux (Φ) are used for each origin.

【0050】MOX燃料を用いた第1変形例は、第1の
実施例の特別の場合であるので、(12)式より任意の
時刻tにおいて、
Since the first modified example using MOX fuel is a special case of the first embodiment, from the equation (12), at an arbitrary time t,

【数17】 が成り立つ。[Equation 17] Holds.

【0051】このように、起源別核種量計算装置13
は、(16)式の起源別燃焼方程式を解くことによりウ
ラニウム起源とプルトニウム起源の起源別核種量を算出
する。さらに、(17)式の加算を行なうことにより、
従来重元素核種量計算装置による起源別に分離しない核
種量と全く同一の量を算出する。
As described above, the source-specific nuclide amount calculation device 13
Calculates the amount of nuclides by origin of uranium origin and plutonium origin by solving the combustion equation by origin of equation (16). Furthermore, by adding equation (17),
Calculate exactly the same amount as the amount of nuclides that are not separated by origin with conventional heavy element nuclide amount calculation devices.

【0052】出力装置14は、起源別核種量計算装置1
3によって得られた計算結果を可視化するものである
(図1参照)。
The output device 14 is a source-specific nuclide amount calculation device 1.
This is to visualize the calculation result obtained in No. 3 (see FIG. 1).

【0053】この起源別核種量算出装置によるMOX燃
料の具体的な起源別核種量の算出結果を図4および図5
に示す。
The calculation results of the specific amount of the nuclides by the origin of the MOX fuel by this source-by-origin calculation device are shown in FIGS. 4 and 5.
Shown in.

【0054】原子炉燃料としてのMOX燃料は図4に示
すように沸騰水型原子炉用に用いられる燃料で、燃料セ
グメント20は4体ずつが組を成して原子炉炉心に装架
される燃料集合体21を垂直方向に沿って所要数分割し
た一単位である。燃料セグメント20は角筒状のチャン
ネルボックス23内に例えば3種類の燃料棒23,2
4,25が8行8列配置され、中央に1本のウォータロ
ッド26が設けられる。
MOX fuel as a nuclear reactor fuel is a fuel used for a boiling water reactor as shown in FIG. 4, and four fuel segments 20 are assembled into a nuclear reactor core as a set. It is a unit obtained by dividing the fuel assembly 21 by the required number in the vertical direction. The fuel segment 20 includes, for example, three types of fuel rods 23, 2 in a rectangular channel box 23.
4, 25 are arranged in 8 rows and 8 columns, and one water rod 26 is provided at the center.

【0055】3種類の燃料棒23,24,25のうち、
燃料棒23は低濃縮のウラニウム燃料棒であり、燃料棒
24は劣化ウラニウムとプルトニウムの混合酸化物燃料
棒である。残りの燃料棒25は可燃性毒物であるGd元
素入りの低濃縮ウラニウム燃料棒である。符合27は4
体一組の燃料集合体21間に出し入れされる制御棒であ
る。
Of the three types of fuel rods 23, 24, 25,
The fuel rod 23 is a low enriched uranium fuel rod, and the fuel rod 24 is a mixed oxide fuel rod of depleted uranium and plutonium. The remaining fuel rods 25 are low enriched uranium fuel rods containing Gd element which is a burnable poison. Sign 27 is 4
It is a control rod that is put in and taken out between a set of fuel assemblies 21.

【0056】今、燃料棒23,24,25中のウラニウ
ム元素の供給当事国をA国,燃料棒23,24,25中
のプルトニウム元素の供給当事国をB国とし、燃料セグ
メント20中に存在するプルトニウム元素量を供給当事
国別に管理することにする。
Now, the uranium element supply party in the fuel rods 23, 24, 25 is designated as country A, and the plutonium element supply party in the fuel rods 23, 24, 25 is designated as country B. The amount of plutonium element present in the country will be controlled by the countries concerned.

【0057】図5は、図4に示す燃料セグメント20中
におけるプルトニウム元素同位体の平均数密度の燃焼に
伴う変化を本発明を利用して供給当事国別に計算した結
果である。
FIG. 5 shows the results of calculation of changes in the average number density of plutonium isotopes in the fuel segment 20 shown in FIG.

【0058】従来の重元素核種量算出装置では、国籍別
の出力が得られないので、図4の符号31で示すプルト
ニウム元素の総量と、符号34に示す核分裂性プルトニ
ウム元素の量しか得られないが、本発明の重元素核種量
算出装置においては、供給当事国別にプルトニウム元素
の総量32および33と核分裂性プルトニウムの量35
および36が出力され、供給当事国別に重元素核種量を
正確に計量管理することができる。
In the conventional heavy element nuclide amount calculating device, since outputs for each nationality cannot be obtained, only the total amount of plutonium element indicated by reference numeral 31 and the amount of fissile plutonium element indicated by reference numeral 34 in FIG. 4 can be obtained. However, in the heavy element nuclide amount calculation device of the present invention, the total amount of plutonium elements 32 and 33 and the amount of fissile plutonium 35 depending on the countries involved in the supply.
And 36 are output, and it is possible to accurately measure and control the amount of heavy element nuclides for each country concerned.

【0059】次に、原子炉燃料としてのMOX燃料の燃
焼計算の計算量を少なくした例を重元素核種量算出装置
の第2変形例として説明する。
Next, an example in which the calculation amount of combustion calculation of MOX fuel as a nuclear reactor fuel is reduced will be described as a second modified example of the heavy element nuclide amount calculation device.

【0060】この第2変形例は、MOX燃料を構成する
ウラニウム,プルトニウムそれぞれの起源の核種量の計
算に用いる燃焼チェーンから、その反応率の低さ故にそ
の反応を無視しても燃焼計算の計算結果に有為な影響を
与えないことが明白である場合を対象とし、この場合、
反応率の低い反応を無視することによって、燃焼計算の
計算量を小さくし、簡素化したものである。
In this second modified example, the calculation of the combustion calculation is performed from the combustion chain used for the calculation of the amounts of the nuclides originating from each of the uranium and the plutonium constituting the MOX fuel, even if the reaction is ignored because of the low reaction rate. For cases where it is clear that it does not have a significant effect on the result, in which case
By ignoring reactions with a low reaction rate, the amount of combustion calculation is reduced and simplified.

【0061】MOX燃料を構成するウラニウム起源の重
元素核種の量の算出においては、初期数密度はウラニウ
ム元素のみからなるので、キュリウム(Cm)元素の生
成量は小さく、よってキュリウム核種のα崩壊により生
成するプルトニウム核種の量は非常に小さい。このた
め、キュリウム核種の崩壊により生成するプルトニウム
核種の量は、ウラニウム核種よりキュリウム核種のプル
トニウム崩壊を経ずに生成するプルトニウム核種の量に
比べ充分小さく無視できる。
In the calculation of the amount of uranium-originating heavy element nuclides constituting the MOX fuel, the initial number density is composed of only uranium elements, so the amount of curium (Cm) elements produced is small, and therefore, due to the α decay of the curium nuclides. The amount of plutonium nuclide produced is very small. Therefore, the amount of plutonium nuclide produced by the decay of the curium nuclide is sufficiently smaller than the amount of plutonium nuclide produced by the uranium nuclide without undergoing the plutonium decay of the curium nuclide and can be ignored.

【0062】このことからウラニウム起源の重元素核種
量の計算においてはキュリウム核種のα崩壊を無視して
も、計算結果に有為な差は現れない。しかし、扱うべき
反応の数が減少するので、必要となる計算量は減少す
る。図6にウラニウム起源の燃焼計算で用いる重元素核
種生成崩壊モデルを示した。
Therefore, in the calculation of the amount of heavy element nuclides originating from uranium, even if the α decay of the curium nuclide is ignored, no significant difference appears in the calculation result. However, as the number of reactions to handle is reduced, the amount of computation required is reduced. Fig. 6 shows the model of decay of heavy element nuclide generation used in the calculation of uranium-derived combustion.

【0063】一方、MOX燃料のうちプルトニウム起源
の重元素核種量の算出においては、初期数密度をプルト
ニウム元素を主成分とするので、ネプツニウム(Np)
元素の生成量は小さく、よってネプツニウム核種のβ崩
壊により生成するプルトニウム核種の量は、燃焼初期よ
り存在するプルトニウムの量に比べて充分に小さく無視
できる。
On the other hand, in the calculation of the amount of heavy element nuclides originating from plutonium in MOX fuel, since the initial number density is mainly composed of plutonium element, neptunium (Np)
Since the amount of elements produced is small, the amount of plutonium nuclide produced by β-decay of the neptunium nuclide is sufficiently smaller than the amount of plutonium existing from the early stage of combustion and can be ignored.

【0064】このことから、プルトニウム起源の重元素
核種量の計算においてはネプツニウム核種より生成する
プルトニウムの生成を無視しても、計算結果に有為な差
は現れない。しかし、扱うべき反応数が減少するので、
必要となる計算量は減少する。図7にプルトニウム起源
の燃焼計算で用いる重元素核種生成崩壊モデルを示し
た。
Therefore, in the calculation of the amount of heavy element nuclides derived from plutonium, even if the generation of plutonium generated from neptunium nuclides is ignored, no significant difference appears in the calculation results. However, since the number of reactions to handle decreases,
The amount of calculation required is reduced. Fig. 7 shows the model of the decay of heavy element nuclides used in the calculation of plutonium-derived combustion.

【0065】そして、この第2変形例を第2実施例のM
OX燃料の場合と同様に計量管理して計算を行なうと、
図5で示される計算結果が得られた。この計算結果は第
2変形例で得られたものと同値であるが、必要となる計
量と計算結果は共に1割程度減少させることができる。
Then, the second modified example M of the second embodiment is used.
Similar to the case of OX fuel, if the measurement is managed and calculated,
The calculation result shown in FIG. 5 was obtained. Although this calculation result is the same value as that obtained in the second modification, both the required weighing and calculation result can be reduced by about 10%.

【0066】図8は原子炉燃料の重元素核種量算出装置
の他の実施例を示すものである。
FIG. 8 shows another embodiment of the apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides of nuclear reactor fuel.

【0067】この実施例に示された重元素核種量算出装
置は、図1に示す重元素核種量算出装置に断面積作成装
置16を付設したものである。他の構成は第1実施例で
示すものと異ならないので同一符号を付して説明を省略
する。断面積作成装置16には原子炉燃料の燃料計算に
必要な微視的断面積を「燃焼度」および「履歴減速材密
度」の関数としてテーブル化したものが入力される。
The heavy element nuclide amount calculating apparatus shown in this embodiment is the heavy element nuclide amount calculating apparatus shown in FIG. The other configurations are not different from those shown in the first embodiment, and therefore the same reference numerals are given and the description thereof is omitted. A cross-sectional area creation device 16 is input with a table of microscopic cross-sectional areas required for fuel calculation of a nuclear reactor fuel as a function of “burnup” and “hysteretic moderator density”.

【0068】一般に、原子炉炉心を設計する際には、燃
料集合体設計時に燃料集合体平均の核種数密度が決定さ
れ、この核種数密度を用いて燃料集合体単位の燃焼計算
が行なわれる。この燃料集合体単位の燃焼計算で得られ
る微視的断面積を「燃焼度」および「履歴減速材密度」
の関数として断面積作成装置16でテーブル化されるよ
うになっている。
Generally, when designing a nuclear reactor core, the average nuclear density of the fuel assemblies is determined at the time of designing the fuel assemblies, and the combustion calculation is performed for each fuel assembly using this nuclear species density. The microscopic cross-sectional area obtained by the combustion calculation for each fuel assembly is calculated as "burnup" and "hysteretic moderator density".
It is adapted to be tabulated by the cross-sectional area creating device 16 as a function of.

【0069】断面積作成装置16はこのテーブル化微視
的断面積を実際の燃料セグメントにおける燃焼度と履歴
減速材密度でフィッティングして、起源別核種量計算装
置13に入力している。微視的断面積は燃焼度が僅かに
増加する間では殆ど一定であり、履歴減速材密度の変化
に対しては線形に変化するので、フィッティングにより
発生する微視的断面積の誤差は僅かである。
The cross-sectional area creating device 16 fits this tabulated microscopic cross-sectional area with the burnup and the history moderator density in the actual fuel segment, and inputs it to the source-specific nuclide amount calculating device 13. The microscopic cross-sectional area is almost constant during a slight increase in burnup, and changes linearly with changes in the hysteresis moderator density, so the error in the microscopic cross-sectional area caused by fitting is small. is there.

【0070】また、この実施例で用いる原子炉燃料の重
元素核種の初期量は、特に、ウラニウム235(U−2
35),ウラニウム238(U−238),プルトニウ
ム238(Pu−238),プルトニウム239(Pu
−239),プルトニウム240(Pu−240),プ
ルトニウム241(Pu−241),プルトニウム24
2(Pu−242),アメリシウム241(Am−24
1)については、燃料製造工程において測定された実測
値を用いる。その他のアクチノイド元素である重元素核
種については、設計時に決定された設計値を用いる。
The initial amount of the heavy element nuclide of the nuclear reactor fuel used in this example is especially uranium 235 (U-2
35), uranium 238 (U-238), plutonium 238 (Pu-238), plutonium 239 (Pu
-239), plutonium 240 (Pu-240), plutonium 241 (Pu-241), plutonium 24
2 (Pu-242), Americium 241 (Am-24
For 1), the measured value measured in the fuel manufacturing process is used. For heavy element nuclides, which are other actinide elements, the design values determined at the time of design are used.

【0071】燃焼計算に用いられる微視的断面積は設計
時に決定された初期量を用いて作成されているが、実測
値と設計値の間の核種量の差は僅かなので、その差によ
って発生する微視的断面積の差は無視できる値となる。
The microscopic cross-sectional area used for the combustion calculation is created by using the initial amount determined at the time of design, but the difference in the amount of nuclide between the actual measurement value and the design value is small. The difference between the microscopic cross-sectional areas is negligible.

【0072】そして、重元素核種の初期量をウラン同位
体,プルトニウム同位体,およびアメリシウム241に
ついては測定値を、その他のアクチノイド元素核種につ
いては設計時の設計値を用い、断面積作成装置16で原
子炉燃料の微視的断面積を燃焼度と履歴減速材密度でフ
ィッティングして起源別核種量計算装置13に起源別に
入力されて計量管理計算を行なうことにより、現実には
注目する着目燃料セグメント毎に微視的断面積および核
種の初期量が異なるにも拘らず、燃料セグメント毎にこ
れらのデータを用意する必要がなくなるので、全炉心規
模の重元素核種量算出において、必要となる計算資源の
大幅な節約が可能となる。
The initial amounts of heavy element nuclides are measured values for uranium isotopes, plutonium isotopes, and americium 241, and for other actinide element nuclides, the design values at the time of design are used. By fitting the microscopic cross-sectional area of the reactor fuel with the burnup and the history moderator density and inputting it to the source-specific nuclide amount calculation device 13 for each source to perform the measurement control calculation, the fuel segment of interest in reality Although it is not necessary to prepare these data for each fuel segment, even though the microscopic cross section and the initial amount of nuclides differ for each, it is not necessary to prepare these data for each fuel segment. It is possible to save a lot of.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る原子
炉燃料内の重元素核種算出装置および算出方法によれ
ば、起源別核種量記憶装置に重元素核種の量を起源別に
記憶し、この起源別重元素核種量と着目燃料セグメント
の時々刻々の中性子束を入力して起源別重元素核種量計
算装置で演算し、この計算装置で起源別重元素核種量と
中性子束とから重元素核種の起源別に燃焼方程式を解
き、時々刻々における重元素核種量を起源別に算出する
ようにしたから、原子炉燃料の任意の起源毎に正確に重
元素核種の量を算出し、計量管理することができる。原
子炉燃料の核燃料物質が2つ以上の国籍を有する場合に
は、重元素核種量を起源別に算出することにより、国別
に計量管理を行なうことができる。
As described above, according to the apparatus and method for calculating heavy element nuclides in a reactor fuel according to the present invention, the amount of heavy element nuclides is stored in the source-specific nuclide amount storage device according to the source. The source heavy element nuclide amount and the neutron flux of the fuel segment of interest are input and calculated by the source heavy element nuclide amount calculation device. By solving the combustion equation for each source of element nuclides and calculating the amount of heavy element nuclides at each moment by source, the amount of heavy element nuclides is accurately calculated for each source of reactor fuel, and the amount is controlled. be able to. When the nuclear fuel material of a nuclear reactor fuel has two or more nationalities, the heavy element nuclide amount can be calculated according to the origin to perform the metrological control for each country.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る原子炉燃料内の重元素核種量算出
装置の一実施例を示すブロック構成図。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a heavy element nuclide amount calculating device in a reactor fuel according to the present invention.

【図2】本発明の重元素核種量算出装置で原子炉燃料の
重元素核種量を起源別に算出するフローチャートを示す
処理図。
FIG. 2 is a processing diagram showing a flowchart for calculating the amount of heavy element nuclides of a nuclear reactor fuel by origin by the heavy element nuclide amount calculation device of the present invention.

【図3】本発明の重元素核種量算出装置に用いられる重
元素核種生成崩壊モデルの一例を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a heavy element nuclide generation and decay model used in the heavy element nuclide amount calculation device of the present invention.

【図4】沸騰水型原子炉の炉心に装架される燃料セグメ
ントの横断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a fuel segment mounted on the core of a boiling water reactor.

【図5】原子炉燃料に混合酸化物燃料を用いた場合にお
ける供給当事国別のプルトニウム元素および核分裂性プ
ルトニウム元素の原子数密度の出力例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an output example of the atomic number densities of plutonium element and fissile plutonium element for each of the supply countries when a mixed oxide fuel is used as the reactor fuel.

【図6】原子炉燃料に混合酸化物燃料を用いた場合にお
けるウラニウム起源燃焼計算用重元素核種生成崩壊モデ
ルの一例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a heavy element nuclide generation and decay model for uranium origin combustion calculation when a mixed oxide fuel is used as a reactor fuel.

【図7】原子炉燃料に混合酸化物燃料を用いた場合にお
けるプルトニウム起源燃焼計算用重元素核種生成崩壊モ
デルの一例を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a heavy element nuclide generation and decay model for plutonium-derived combustion calculation when a mixed oxide fuel is used as a reactor fuel.

【図8】本発明に係る原子炉燃料の重元素核種量算出装
置の他の実施例を示すブロック構成図。
FIG. 8 is a block diagram showing another embodiment of the apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides of nuclear reactor fuel according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 初期数密度記憶装置 11 起源別核種量記憶装置 12 中性子束計算装置 13 起源別核種量計算装置 14 出力装置 16 断面積作成装置 20 燃料セグメント 21 燃料集合体 22 チャンネルボックス 23 低濃縮ウラニウム棒 24 劣化ウラニウムとプルトニウムの混合酸化物燃料
棒 25 可燃性毒物であるGd元素入りの低濃縮ウラニウ
ム燃料棒 26 ウォータロッド 27 制御棒 31 プルトニウム元素の原子数密度 32 供給当時国B起源のプルトニウム元素の原子数密
度 33 供給当時国A起源のプルトニウム元素の原子数密
度 34 核分裂性プルトニウム元素の原子数密度 35 供給当時国B起源の核分裂性プルトニウム元素の
原子数密度 36 供給当時国A起源の核分裂性プルトニウム元素の
原子数密度
10 initial number density storage device 11 nuclide amount storage device by origin 12 neutron flux calculation device 13 nuclide amount calculation device by origin 14 output device 16 cross-sectional area preparation device 20 fuel segment 21 fuel assembly 22 channel box 23 low enriched uranium rod 24 deterioration Mixed oxide fuel rod of uranium and plutonium 25 Low concentration uranium fuel rod containing Gd element which is a burnable poison 26 Water rod 27 Control rod 31 Atomic number density of plutonium element 32 Atomic number density of plutonium element originating from country B at the time of supply 33 Atomic number density of plutonium element from country A at the time of supply 34 Atomic number density of fissile plutonium element at the time of supply 35 Atomic number density of fissile plutonium element from country B at the time of supply 36 Atoms of fissile plutonium element from country A at the time of supply Number density

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原子炉燃料内の時々刻々におけるアクチ
ノイド元素に属する重元素核種の量を算出する原子炉燃
料内の重元素核種量算出装置において、原子炉燃料内に
重元素核種の起源が2つ以上存在するとき、着目燃料セ
グメントのある時点の起源別の重元素核種量を記憶する
起源別核種量記憶装置と、この記憶装置に記憶された起
源別核種量と前記着目燃料セグメントの時々刻々の中性
子束を入力して演算する起源別核種量計算装置と、この
計算装置から出力される原子炉燃料内の重元素核種量を
起源毎に分離して表示する出力装置とを有し、前記起源
別核種量計算装置は、入力された起源別重元素核種量と
前記中性子束とから重元素核種の起源別に燃焼方程式を
解き、時々刻々における重元素核種量を起源別に算出す
るように設定したことを特徴する原子炉燃料内の重元素
核種量算出装置。
1. An apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides belonging to an actinide element in a reactor fuel, which calculates the amount of heavy element nuclides in a reactor fuel, wherein the source of the heavy element nuclide is 2 When there are two or more, the source-specific nuclide amount storage device that stores the amount of heavy element nuclides by source at a certain point in the target fuel segment, the source-specific nuclide amount stored in this storage device, and the fuel segment of interest A source-dependent nuclide amount calculation device that inputs and calculates the neutron flux of the neutron flux, and an output device that separates and displays the heavy element nuclide amount in the reactor fuel output from this calculation device for each source, Source-specific nuclide amount calculation device was set to solve the combustion equation for each source of heavy element nuclide from the input source-specific heavy element nuclide amount and the neutron flux, and calculate the heavy element nuclide amount at each moment by source. This And a device for calculating the amount of heavy element nuclides in a reactor fuel.
【請求項2】 原子炉燃料はウラニウムとプルトニウム
を含有する混合酸化物燃料を対象とし、起源別核種量計
算装置は、原子炉燃料製造時にウラニウムを起源とする
重元素核種の量とプルトニウムを起源とする重元素核種
の量とを区別して算出し、出力するように設定した請求
項1記載の原子炉燃料内の重元素核種量算出装置。
2. The nuclear reactor fuel is a mixed oxide fuel containing uranium and plutonium, and the source-specific nuclide amount calculation device uses plutonium and the amount of heavy element nuclides originating from uranium during the production of the reactor fuel. The amount calculation apparatus for heavy element nuclides in a nuclear reactor fuel according to claim 1, which is set to calculate and output the amount of heavy element nuclides separately.
【請求項3】 原子炉燃料はウラニウムとプルトニウム
を含有する混合酸化物燃料を対象とし、起源別核種量計
算装置は、キュリウムのα崩壊を無視してウラニウム起
源の重元素核種量を算出する一方、ネプツニウムより生
成されるプルトニウムの生成を無視してプルトニウム起
源の重元素核種量を算出するように設定した請求項1ま
たは2記載の原子炉燃料内の重元素核種量算出装置。
3. The reactor fuel is a mixed oxide fuel containing uranium and plutonium, and the source-specific nuclide amount calculation device calculates the amount of heavy element nuclides derived from uranium, ignoring the α decay of curium. The apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides in a nuclear reactor fuel according to claim 1 or 2, wherein the amount of heavy element nuclides derived from plutonium is calculated by ignoring generation of plutonium generated from neptunium.
【請求項4】 着目燃料セグメントでの微視的断面積を
テーブル化データにより作成する断面積作成装置を設け
た請求項1記載の原子炉燃料内の重元素核種量算出装
置。
4. A heavy element nuclide amount calculating device in a nuclear reactor fuel according to claim 1, further comprising a cross-sectional area creating device for creating a microscopic cross-sectional area of the fuel segment of interest based on tabulated data.
【請求項5】 原子炉燃料を構成する重元素核種は、燃
料製造工程における実測値から初期量が算出され、初期
数密度記憶装置に記憶された請求項1記載の原子炉燃料
内の重元素核種量算出装置。
5. The heavy element in the reactor fuel according to claim 1, wherein an initial amount of the heavy element nuclide constituting the reactor fuel is calculated from an actual measurement value in a fuel manufacturing process and stored in an initial number density storage device. Nuclide amount calculation device.
【請求項6】 原子炉燃料内の時々刻々の中性子束分布
と、原子炉燃料を構成する重元素核種の時々刻々の微視
的断面積と、原子炉燃料を構成する重元素核種の起源別
初期量を取り込んで、起源別に重元素核種の燃焼方程式
を解き、アクチノイド元素に属する起源別の重元素核種
量を算出し、その算出結果を出力表示することを特徴と
する原子炉燃料内の重元素核種量算出方法。
6. The neutron flux distribution in the reactor fuel, the microscopic cross-section of the heavy element nuclides constituting the reactor fuel, and the origin of the heavy element nuclides constituting the reactor fuel. Importing the initial amount, solving the combustion equation of heavy element nuclides by origin, calculating the amount of heavy element nuclides by origin belonging to the actinide element, and displaying the calculation result as output. Calculation method of amount of element nuclide.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008020366A (en) * 2006-07-13 2008-01-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for identifying plutonium generating source element and computer program for identification
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JP2009300394A (en) * 2008-06-17 2009-12-24 Chugoku Electric Power Co Inc:The Device, method and program for calculating total weight of fissile element in nuclear reactor
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