JPH11242094A - Device for inspecting vibration-packed fuel - Google Patents

Device for inspecting vibration-packed fuel

Info

Publication number
JPH11242094A
JPH11242094A JP10044863A JP4486398A JPH11242094A JP H11242094 A JPH11242094 A JP H11242094A JP 10044863 A JP10044863 A JP 10044863A JP 4486398 A JP4486398 A JP 4486398A JP H11242094 A JPH11242094 A JP H11242094A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
nuclear fuel
nuclear
vibration
fuel rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10044863A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaomi Oguma
正臣 小熊
Hiroshi Kitaguchi
博司 北口
Motoyuki Miyata
素之 宮田
Katsutoshi Sato
克利 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP10044863A priority Critical patent/JPH11242094A/en
Publication of JPH11242094A publication Critical patent/JPH11242094A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow nuclear data including the abundance ratio of fissionable products typified by fissile concentration of vibration-packed fuel rods and those about on internal structure such as the packing density of a nuclear fuel and a packing condition in nuclear fuel powder to provide data not only in the axial direction of fuel rods but also in any section of the axial directions. SOLUTION: The purpose mentioned above is accomplished by a device for inspecting a vibration-packed fuel constituted of an X-ray generator emitting X rays with the energy enough to cause the photonuclear reaction of a nuclear fuel substance when a nuclear fuel rod 21 is irradiated with the X rays, a fuel rod support base 10 equipped with a mechanism holding the nuclear fuel rod 21, an X-ray detector 6 measuring the intensity of the X rays that have passed through the nuclear fuel rod 21, and a neutron detector 8 measuring the intensity of neutrons generated through the photonuclear reaction of the unclear fuel substances.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉で使用され
る核燃料棒に関わり、特に振動充填燃料棒の検査技術に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nuclear fuel rod used in a nuclear reactor, and more particularly, to a technique for inspecting a vibration-filled fuel rod.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在使用されている燃料は、大部分ペレ
ット型燃料である。ペレット型燃料とは、核燃料粉末を
円柱状(ペレット)に圧粉成形し、これを高温で燃結し
た後、ペレット全数についてそれらの外径や密度、それ
に核分裂性物質の濃度(濃縮度)などを検査し、合格した
ものが被覆管と呼ばれる、一端を閉じた直径約5mm〜約
15mm,長さ約2m〜約4mの金属製の長尺細管に装填
され、最後に細管の開口部を端栓で溶接密封して製造さ
れる燃料である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Currently used fuels are mostly pellet type fuels. Pellet fuel is formed by compacting nuclear fuel powder into a columnar shape (pellet), burning it at a high temperature, and then, for all pellets, their outer diameter and density, and the concentration of fissionable material (enrichment). Is passed through the test tube and passed into a long metal tube with a diameter of about 5 mm to about 15 mm and a length of about 2 m to about 4 m, which is called a cladding tube. This fuel is manufactured by sealing with a stopper.

【0003】近年、強い放射能を持つプルトニウム(P
u)が使われるようになると、ペレット型燃料の、圧粉
工程,焼結工程,ペレット検査工程等における作業者の
放射線被爆の上昇、あるいは放射線被爆を低減するため
に必要な遮蔽増設等に伴う製造コスト上昇が、新たに対
策が必要な課題となってきた。この対策の一つとして、
振動充填燃料が注目されている。
[0003] In recent years, plutonium (P
When u) is used, the increase in radiation exposure of workers in the compacting process, sintering process, pellet inspection process, etc. of pellet type fuel, or additional shielding required to reduce radiation exposure is required. The rise in manufacturing costs has become an issue requiring new measures. As one of the measures,
Vibrating charged fuels are receiving attention.

【0004】振動充填燃料は、核燃料粉末を直接被覆管
に供給し、振動を加えつつ充填する方法で製造される燃
料である。ペレット型燃料のような、圧粉工程,焼結工
程,ペレット検査工程などが不要になるため、燃料製造
工程が簡素化でき、かつ遠隔・自動化し易いこと等か
ら、被爆低減や製造コストの点でペレット型燃料に対し
メリットを持つと考えられている。
[0004] Vibration-filled fuel is a fuel produced by a method in which nuclear fuel powder is directly supplied to a cladding tube and charged while applying vibration. Since the compacting process, sintering process, and pellet inspection process such as pellet-type fuel are not required, the fuel manufacturing process can be simplified, and remote and easy to automate. It is considered to have an advantage over pellet type fuel.

【0005】振動充填燃料は、単に核燃料原料粉末を被
覆管に充填するだけでは、高密度ペレットを装填したペ
レット型燃料に比べると、燃料棒全体の核燃料充填密度
が低いため、燃料棒一本あたりの核燃物質の装荷量が少
なくなるという問題を生じる。
In the case of vibration-filled fuel, simply filling the cladding tube with the nuclear fuel raw material powder has a lower nuclear fuel packing density of the entire fuel rod than a pellet-type fuel loaded with high-density pellets. This causes a problem that the loading amount of nuclear fuel material is reduced.

【0006】一方、粉末充填理論あるいは粉末充填実験
は、単一粒径(粒度)粉末を充填するより、例えば粗大
粒、細粒、中間粒のように、粒度の異なる粉末を適当な
比率で混合した多成分粉末を充填する方が、より高い充
填密度が得られることを示唆している。
On the other hand, in the powder filling theory or the powder filling experiment, powders having different particle sizes such as coarse particles, fine particles, and intermediate particles are mixed at an appropriate ratio, rather than filling a single particle size (particle size) powder. It is suggested that filling with the prepared multi-component powder results in a higher packing density.

【0007】そこで、振動充填燃料製造においても、こ
れらの知見を取入れ、核燃料粉末を粒径約1〜約100
0μmの範囲で数種類に分級し、これらを適当な混合比
で混合した多成分核燃料粉末を用いることにより、充填
密度が低いという問題を解決しようとしている。
[0007] Therefore, these findings are also taken into account in the production of vibration-filled fuels, and the nuclear fuel powder is reduced in particle size from about 1 to about 100.
By classifying several types in the range of 0 μm and using a multi-component nuclear fuel powder in which these are mixed at an appropriate mixing ratio, an attempt is made to solve the problem of low packing density.

【0008】一方、燃料被覆管は上述したように長尺細
管であるため、振動充填過程で核燃料粉末が粉末粒度毎
に分離,移動する可能性がある。一般に、多成分系粉末
の振動充填では、粗大粒が上方に細粒が下方に分離,移
動することが知られている。このような混合粉末の分離
と移動は、振動充填燃料の長手方向(以下、軸方向),断
面半径方向(以下、半径方向)の密度のバラツキ、すな
わち密度分布を生ずることを意味している。
On the other hand, since the fuel cladding tube is a long thin tube as described above, there is a possibility that the nuclear fuel powder separates and moves for each particle size during the vibration filling process. In general, it is known that in the vibration filling of a multi-component powder, coarse particles are separated and moved upward while fine particles are separated downward. Such separation and movement of the mixed powder means that the density of the vibration-filled fuel varies in the longitudinal direction (hereinafter, axial direction) and the cross-sectional radial direction (hereinafter, radial direction), that is, a density distribution.

【0009】さらに、振動充填燃料では、燃料棒の平均
的な核分裂性物質濃度(UやPu等の核分裂性同位体含
有率、以下fissile 濃度)調整法の一つとして、粉末の
粒度毎にfissile 濃縮度を変える方法がある。この場
合、混合粉末の分離と移動は燃料棒軸方向,半径方向に
核分裂性物質の濃度分布や偏析が起こることを意味して
いる。
Further, in the case of vibration-filled fuel, as one of the methods for adjusting the average fissile material concentration (the content of fissile isotopes such as U and Pu, hereinafter referred to as fissile concentration) of fuel rods, the fissile concentration is determined for each powder particle size. There is a method of changing the concentration. In this case, the separation and movement of the mixed powder means that the concentration distribution and segregation of the fissile material occur in the axial direction and the radial direction of the fuel rod.

【0010】このような、燃料密度あるいは核分裂性物
質の分布や偏析は、燃料の核的,熱的性能に影響を及ぼ
す恐れがある。
[0010] Such fuel density or distribution or segregation of fissile material may affect the nuclear and thermal performance of the fuel.

【0011】従って、振動充填燃料棒の燃料棒検査にお
いては、fissile 濃度やPuの富化度に代表される核燃
料物質の情報(以下、核的情報)、および核燃料充填密
度や核燃料粉末の充填状態等の燃料棒内部構造に関する
情報が、軸方向および半径方向の分布、すなわち3次元
的情報として得られることを要求されることになる。現
在、一般的なペレット型燃料棒で行われている燃料棒検
査の代表的な検査項目は、燃料領域の長さ(燃料スタッ
ク長),ペレットの健全性(割れ,欠けの有無),燃料
密度,fissile 濃度やPuの富化度,挿入部材の確認、
等である。
Therefore, in the fuel rod inspection of the vibration-filled fuel rod, information on the nuclear fuel material represented by fissile concentration and Pu enrichment (hereinafter referred to as nuclear information), the nuclear fuel filling density and the state of filling of the nuclear fuel powder are given. Is required to be obtained as axial and radial distributions, ie, three-dimensional information. At present, the typical inspection items of fuel rod inspection performed on general pellet type fuel rods are the length of the fuel area (fuel stack length), the soundness of the pellet (presence of cracks and chips), the fuel density , Fissile concentration, Pu enrichment, insertion member confirmation,
And so on.

【0012】それらの代表的な検査技術は次のようであ
る。燃料領域の長さ(燃料スタック長)測定,ペレット
の健全性確認,挿入部材の確認等、内部構造に関する情
報はX線透過法が、fissile 濃度やPuの富化度等、核
的情報は、核燃料物質から放出されるγ線を計測するパ
ッシブ法、あるいは中性子線源を用いて中性子を燃料に
照射し、核分裂反応で発生する中性子線やγ線を計測す
るアクティブ法が一般的に用いられている。燃料密度
は、透過X線法や透過γ線法で計測されるが、ペレット
型燃料は、基本的に密度検査を合格したペレットのみ被
覆管に装填されるためこの検査が省略される場合もあ
る。
The representative inspection techniques are as follows. The X-ray transmission method is used for information on the internal structure, such as the measurement of the length of the fuel area (fuel stack length), the confirmation of the integrity of the pellet, and the confirmation of the inserted member. The nuclear information such as the fissile concentration and the enrichment of Pu is The passive method of measuring γ-rays emitted from nuclear fuel material or the active method of irradiating fuel with neutrons using a neutron source and measuring neutrons and γ-rays generated by fission reactions are generally used. I have. The fuel density is measured by the transmission X-ray method or the transmission γ-ray method. However, in the case of pellet-type fuel, only the pellets that have passed the density inspection are basically loaded into the cladding tube, and this inspection may be omitted. .

【0013】振動充填燃料では、汎用的に確立された技
術はまだ無い。実験規模でX線透過法や中性子ラディオ
グラフィ法が用いられた例がある。
[0013] For vibration-filled fuels, there is still no universally established technology. There are examples in which an X-ray transmission method and a neutron radiography method are used on an experimental scale.

【0014】しかしながら、これらは何れも被検査燃料
棒の内部構造に関する投影断面の平均的二次元情報を与
えるのみであり、三次元的情報や核燃料物質の核的情報
は得られない。
However, all of these methods only provide average two-dimensional information of the projected cross section regarding the internal structure of the fuel rod to be inspected, and cannot obtain three-dimensional information or nuclear information of nuclear fuel material.

【0015】一方、物体の内部の三次元的情報を得る方
法として、医療等で使わけているX線CT法がある。し
かし、この方法は、核燃料物質の核的情報を与えること
は出来ない。
On the other hand, as a method for obtaining three-dimensional information inside an object, there is an X-ray CT method used in medical treatment and the like. However, this method cannot provide nuclear information on nuclear fuel material.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】振動充填燃料棒では、
fissile 濃度に代表される核的情報、それに核燃料充填
密度や核燃料粉末の充填状態などの内部構造に関する情
報が、燃料棒軸方向のみならず、軸方向の任意断面での
情報、すなわち三次元的情報として得られる必要があ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In a vibration-filled fuel rod,
Nuclear information typified by fissile concentration and information on internal structure such as nuclear fuel filling density and nuclear fuel powder filling state are not only information on fuel rod axial direction but also information on arbitrary cross section in axial direction, that is, three-dimensional information Need to be obtained as

【0017】これらの情報を、従来技術を用いて得るた
めには、X線透過装置やパッシブ法あるいはアクティブ
法検出装置等、種々の検査装置を組合わせる必要があ
り、作業性の劣化,検査設備の大型化を招くばかりでな
く、それらの方法によってしても上述した三次元的情報
を完全に得ることは困難である。
In order to obtain such information using the conventional technology, it is necessary to combine various inspection devices such as an X-ray transmission device, a passive method or an active method detection device, and the workability is deteriorated, and the inspection equipment is deteriorated. In addition to the increase in size, it is difficult to completely obtain the above-described three-dimensional information even by these methods.

【0018】本発明の目的は、これらの問題点,課題を
解決する、振動充填燃料用検査装置を提供するものであ
る。
An object of the present invention is to provide a vibration-filled fuel inspection apparatus which solves these problems and problems.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する第1
発明の特徴は、X線を核燃料棒に照射した時、核燃料物
質が光核反応を生じるエネルギのX線を発生するX線発
生装置、核燃料棒を保持する機構を備えた燃料棒支持
台、核燃料棒を透過したX線の強度を計測するX線検出
装置、核燃料物質の光核反応で発生した中性子の強度を
計測する中性子検出装置から構成される振動充填燃料用
検査装置である。
A first aspect of the present invention for achieving the above object is as follows.
The present invention is characterized in that when X-rays are irradiated on a nuclear fuel rod, an X-ray generator for generating X-rays having an energy at which a nuclear fuel substance generates a photonuclear reaction, a fuel rod support having a mechanism for holding the nuclear fuel rod, a nuclear fuel rod, This is an inspection device for vibration-filled fuel, comprising an X-ray detector for measuring the intensity of X-rays transmitted through a rod, and a neutron detector for measuring the intensity of neutrons generated by photonuclear reaction of nuclear fuel material.

【0020】その理由及び効果は次の通りである。X線
が物体を貫通する際、物体固有の吸収率で吸収される。
そこで、一定の幾何学的配置のもとに核燃料棒の周方向
のあらゆる角度からX線を照射し、透過したX線の強度
を計測し、その減衰データをもとに物体内の線吸収係数
分布を解析することにより、振動充填燃料の内部構造に
関する三次元的情報、すなわち核燃料密度や核燃料粉末
の充填状態に関する燃料棒軸方向分布および軸方向任意
位置における燃料断面でのそれらの分布,画像を得るこ
とができる。
The reasons and effects are as follows. When X-rays penetrate an object, they are absorbed at an absorption rate unique to the object.
Therefore, X-rays are irradiated from all angles in the circumferential direction of the nuclear fuel rod under a certain geometrical arrangement, the intensity of the transmitted X-rays is measured, and the line absorption coefficient in the object is determined based on the attenuation data. By analyzing the distribution, three-dimensional information on the internal structure of the vibrationally charged fuel, that is, the axial distribution of the fuel rods regarding the nuclear fuel density and the filling state of the nuclear fuel powder, and their distributions and images on the fuel cross section at arbitrary positions in the axial direction, Obtainable.

【0021】また、物質は高エネルギのγ線やX線の照
射を受けると、一定の発生確率で光核反応(X(γ),
n)を起こし、中性子を放出する。この中性子の強度を
中性子検出器で計測し、そのデータをもとに解析するこ
とにより、振動充填燃料の三次元的核的情報、すなわち
fissile 濃度やPu富化度などの燃料棒軸方向分布およ
び軸方向任意位置における燃料断面でのそれらの分布を
得ることができる。
When a substance is irradiated with high energy γ-rays or X-rays, the photonuclear reaction (X (γ),
n) and emit neutrons. By measuring the intensity of this neutron with a neutron detector and analyzing it based on the data, three-dimensional nuclear information of the vibrationally charged fuel, that is,
It is possible to obtain the axial distribution of the fuel rods such as the fissile concentration and the Pu enrichment, and their distribution in the fuel cross section at an arbitrary position in the axial direction.

【0022】上記目的を達成する第2発明の特徴は、上
記振動充填燃料用検査装置のX線発生装置が6Mev以
上のエネルギのX線を発生でき、かつ少なくとも1〜6
Mevの範囲でエネルギレベルを任意に変化できることで
ある。
A second feature of the present invention to achieve the above object is that the X-ray generator of the above-described inspection apparatus for vibration-filled fuel can generate X-rays having an energy of 6 Mev or more and at least 1 to 6 Mev.
The energy level can be changed arbitrarily within the range of Mev.

【0023】その理由及び効果は次の通りである。光核
反応を誘発する放射線のエネルギは、光反応閾値と呼ば
れ、物質の質量数に依存する。核燃料物質であるUやP
uなどの光反応閾値は、5〜6Mevの領域に有り、被
覆管の合金組成である、Fe,Cr,Ni,Zrなどの
閾値は8〜12Mevの領域である。従って、エネルギ
が5〜6MevのX線を燃料棒に照射し、発生する中性
子を測定することにより、選択的に燃料棒内の核燃料物
質の三次元的配置等の情報を得ることが出来る。
The reasons and effects are as follows. The energy of the radiation that triggers a photonuclear reaction is called the photoreaction threshold and depends on the mass number of the substance. U and P which are nuclear fuel materials
The photoreaction threshold such as u is in the range of 5 to 6 Mev, and the threshold of Fe, Cr, Ni, Zr, etc., which is the alloy composition of the cladding tube, is in the range of 8 to 12 Mev. Therefore, by irradiating the fuel rods with X-rays having an energy of 5 to 6 Mev and measuring the neutrons generated, information such as the three-dimensional arrangement of nuclear fuel materials in the fuel rods can be selectively obtained.

【0024】また、光核反応のX線エネルギ閾値が物質
の質量数に依存することから、X線のエネルギを5〜6
Mevの範囲で緩やかに変化させ、Puの情報を選択的
に得ることにより、核燃料中に含まれるPuの割合、す
なわちPu富化度等を知ることが可能である。
Further, since the X-ray energy threshold of the photonuclear reaction depends on the mass number of the substance, the energy of the X-ray is reduced to 5 to 6
It is possible to know the ratio of Pu contained in the nuclear fuel, that is, the Pu enrichment, etc., by gradually changing the Mev range and selectively obtaining Pu information.

【0025】上記目的を達成する第3発明の特徴は、上
記振動充填燃料用検査装置のX線発生装置がコリメータ
を備え、かつそのコリメータのスリット幅、あるいは貫
通口径が、300μm以下であることである。
A feature of the third invention for achieving the above object is that the X-ray generator of the above-described vibration-filled fuel inspection apparatus includes a collimator, and the slit width or through-hole diameter of the collimator is 300 μm or less. is there.

【0026】その理由及び効果は次の通りである。振動
充填燃料に用いられる多成分核燃料粉末を構成する各々
の成分粉末の平均粒径は、おおよそ細粒が数μm、中間
粒が数十μm、粗大粒が数百μmである。したがって、
X線のビームをコリメータで300μm以下に絞ること
により、これら核燃料粉末の、少なくとも1成分粉末以
上の粉末の充填状態を画像として得ることが出来る。
The reason and effect are as follows. The average particle size of each component powder constituting the multi-component nuclear fuel powder used for the vibration-filled fuel is approximately several μm for fine particles, several tens μm for intermediate particles, and several hundred μm for coarse particles. Therefore,
By narrowing the X-ray beam to 300 μm or less by a collimator, it is possible to obtain an image of the state of filling of at least one component powder of these nuclear fuel powders.

【0027】上記目的を達成する第4発明の特徴は、上
記振動充填燃料用検査装置の中性子検出装置が、光核反
応で発生した中性子のエネルギを1Mev〜1evの範
囲に減衰できるような中性子減速材を備えることであ
る。
A fourth feature of the present invention that achieves the above object is that the neutron detector of the above-described vibration-filled fuel inspection apparatus is capable of attenuating the energy of neutrons generated by photonuclear reactions to a range of 1 Mev to 1 ev. It is to provide a material.

【0028】その理由及び効果は次の通りである。光核
反応で発生した中性子やその中性子が核物質と核反応し
て発生した二次的中性子は広いバンドのエネルギを有し
ている。これらの内、高いエネルギの中性子を減速材を
用いて熱中性子レベルまで減速することにより、中性子
を効率よく計測することができる。
The reason and effect are as follows. Neutrons generated by the photonuclear reaction and secondary neutrons generated by the nuclear reaction of the neutrons with nuclear matter have a wide band energy. Of these, neutrons can be efficiently measured by slowing down high energy neutrons to the thermal neutron level using a moderator.

【0029】上記目的を達成する第5発明の特徴は、上
記振動充填燃料用検査装置の中性子検出器が、核燃料棒
の周囲に3個以上配置されることである。
A fifth feature of the present invention to achieve the above object is that three or more neutron detectors are arranged around a nuclear fuel rod in the above-mentioned inspection apparatus for vibration-filled fuel.

【0030】その理由及び効果は次の通りである。光核
反応で発生した中性子、あるいは二次的中性子は、等方
的に放射されるから、中性子検出器を核燃料棒の周囲に
多数配置することにより計測精度を向上できる。
The reason and effect are as follows. Since neutrons or secondary neutrons generated by the photonuclear reaction are emitted isotropically, measurement accuracy can be improved by arranging a large number of neutron detectors around the nuclear fuel rod.

【0031】上記目的を達成する第6発明の特徴は、上
記振動充填燃料用検査装置のX線検出装置が、コリメー
タを備え、かつそのコリメータのスリット幅、あるいは
貫通口径が、50μm〜300μmであることである。
A feature of a sixth invention for achieving the above object is that the X-ray detector of the vibration-filled fuel inspection apparatus has a collimator, and the collimator has a slit width or through-hole diameter of 50 μm to 300 μm. That is.

【0032】その理由及び効果は次の通りである。コリ
メータを備えることにより、核燃料棒や周辺機器から散
乱されたノイズX線の検知器への入光を防止できる。し
かし、そのスリット幅、あるいは貫通口径を細くし過ぎ
るとX線強度が減少し、測定精度が低下する。コリメー
タのスリット幅、あるいは貫通口径を50μm〜300μ
mにすることにより、ノイズ信号のカットが十分でき、
かつ測定精度上、測定信号の十分な強度が得られ、さら
に多成分充填粉末の少なくとも1成分以上の粉末の充填
状態の検知が可能になる。
The reason and effect are as follows. The provision of the collimator can prevent noise X-rays scattered from the nuclear fuel rods and peripheral devices from entering the detector. However, if the slit width or the diameter of the through hole is too small, the X-ray intensity decreases and the measurement accuracy decreases. The collimator slit width or through diameter is 50μm ~ 300μ
m, the noise signal can be cut sufficiently,
In addition, in terms of measurement accuracy, a sufficient intensity of the measurement signal can be obtained, and furthermore, it is possible to detect the state of filling of at least one component of the multi-component filling powder.

【0033】上記目的を達成する第7発明の特徴は、上
記振動充填燃料用検査装置の燃料棒支持台が、核燃料棒
を上下,並進,回転移動させる機構を備えることであ
る。
A feature of the seventh invention that achieves the above object is that the fuel rod support of the above-described inspection apparatus for vibration-filled fuel has a mechanism for moving the nuclear fuel rod up and down, translationally, and rotationally.

【0034】その理由及び効果は次り通りである。三次
元的情報を得るためには、核燃料棒の軸方向の各位置
で、円周の多方向からX線を照射し、それらの透過X線
や中性子線を計測する必要がある。被検体のあらゆる位
置をX線照射する方法としては、被検体を固定し、X線
発生装置を移動させる方法もあるが、核燃料棒のように
被検体形状が単純である場合には被検体を駆動させた方
が機構的に容易になる。
The reason and effect are as follows. In order to obtain three-dimensional information, it is necessary to irradiate X-rays from various directions around the circumference at each position in the axial direction of the nuclear fuel rod, and to measure the transmitted X-rays and neutrons. As a method of irradiating the X-ray at any position of the subject, there is a method of fixing the subject and moving the X-ray generator, but when the shape of the subject is simple such as a nuclear fuel rod, the subject is exposed. It becomes mechanically easier to drive.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】本発明の一実施例に係わる振動充
填燃料用検査装置および測定方法を図を用いて説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An inspection apparatus and a measuring method for a vibration-filled fuel according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0036】図1に本発明の振動充填燃料用検査装置の
概念を示す。
FIG. 1 shows the concept of the inspection apparatus for vibration-filled fuel according to the present invention.

【0037】図1に示すように、本発明の振動充填燃料
用検査装置は、電子線加速器1と射光部コリメータ2を
備えたX線発生装置3,受光部コリメータ4を備えたX
線検出器5,中性子減速材6を備えた中性子検出器7,
X線信号処理装置8,中性子信号処理装置9,核燃料棒
支持台10、それに制御装置11,加速器トリガー装置
12,演算装置13,表示装置14から構成されてい
る。
As shown in FIG. 1, the inspection apparatus for vibration-filled fuel according to the present invention comprises an X-ray generator 3 having an electron beam accelerator 1 and a collimator 2 for emitting light, and an X-ray generator having a collimator 4 for receiving light.
Ray detector 5, neutron detector 7 with neutron moderator 6,
It comprises an X-ray signal processing device 8, a neutron signal processing device 9, a nuclear fuel rod support 10, a control device 11, an accelerator trigger device 12, a computing device 13, and a display device 14.

【0038】X線発生装置3は、電子線加速器1で加速
された高エネルギ電子をターゲット金属に衝突させて得
られたパルス状のX線を200μmのスリット状コリメ
ータ2から被検体である核燃料棒21に向け放射する。
X線発生装置3の最大X線エネルギは12Mevであ
る。
The X-ray generator 3 pulsates X-rays obtained by colliding high-energy electrons accelerated by the electron beam accelerator 1 with a target metal from the 200 μm slit-shaped collimator 2 to produce a nuclear fuel rod as an object. Emit toward 21.
The maximum X-ray energy of the X-ray generator 3 is 12 Mev.

【0039】X線発生装置3から放射されたビーム状X
線は、核燃料棒21を透過する際、核物質により減衰さ
れ、核燃料棒21を挟んでX線発生装置3の反対側にあ
る受光部コリメータ4を備えたX線検出器5に到達す
る。また、X線エネルギが光核反応閾値以上であれば、
核燃料棒21内の核物質は光核反応を起こし中性子を放
出する。
The beam X radiated from the X-ray generator 3
When passing through the nuclear fuel rod 21, the ray is attenuated by nuclear material and reaches the X-ray detector 5 having the light-receiving collimator 4 on the opposite side of the X-ray generator 3 across the nuclear fuel rod 21. If the X-ray energy is equal to or higher than the photonuclear reaction threshold,
The nuclear material in the nuclear fuel rod 21 causes a photonuclear reaction and emits neutrons.

【0040】X線検出器5はコリメータ4により、散乱
X線をカットし、核燃料棒21を透過してきたX線のみ
を捕らえてその強度を計測する。検知部は、CWO(Cd
WO4)などの高密度シンチレーション検知器も使用できる
が、本実施例ではより小型化,感度向上が可能な、半導
体検知器,Si−SSDを用いた。図1では代表的なX
線検出器5を数台を示したが、本実施例で用いた振動充
填燃料用検査装置では、寸法約40×3×0.5mm のS
i−SSDを約20台使用した。コリメータの材質は、
タングステンでスリットの幅は、約0.1×1mm であ
る。
The X-ray detector 5 cuts the scattered X-rays by the collimator 4 and captures only the X-rays transmitted through the nuclear fuel rod 21 and measures the intensity. The detection unit is CWO (Cd
Although a high-density scintillation detector such as WO4) can be used, a semiconductor detector and a Si-SSD, which can be further reduced in size and improved in sensitivity, are used in this embodiment. In FIG. 1, a typical X
Although several line detectors 5 are shown, the inspection apparatus for vibration-filled fuel used in the present embodiment has a size of about 40 × 3 × 0.5 mm.
About 20 i-SSDs were used. The collimator material is
The width of the slit in tungsten is about 0.1 × 1 mm.

【0041】X線用信号処理装置8は、X線検出器5で
計測したX線強度をデジタル化し、演算装置13に転送
する。
The X-ray signal processor 8 digitizes the X-ray intensity measured by the X-ray detector 5 and transfers it to the arithmetic unit 13.

【0042】中性子減速材6は、ポリエチレンとCdで
構成され、光核反応や核分裂反応で発生した広いエネル
ギバンドの中性子を、1eV以下の熱中性子レベルまで
減衰させる。
The neutron moderator 6 is composed of polyethylene and Cd, and attenuates neutrons in a wide energy band generated by a photonuclear reaction or a fission reaction to a thermal neutron level of 1 eV or less.

【0043】中性子検出器7は、中性子減速材6で減速
された中性子強度を計測するものである。X線の光核反
応や光核反応の中性子による核分裂反応で発生した中性
子は、等方的に核燃料棒21から放射されるから、中性
子検出器7を核燃料棒21の周囲を囲むように複数個配
置する。図1ではその代表例として、9個の中性子減速
材付中性子検出器を示しているが、本実施例で用いた振
動充填燃料用検査装置では、合計30個の減速材付中性
子検出器を使用した。中性子検出器7の検知部は長さ約
400mmのHe−3検知器である。
The neutron detector 7 measures the neutron intensity reduced by the neutron moderator 6. The neutrons generated in the nuclear fission reaction by neutrons of the X-ray photonuclear reaction or photonuclear reaction are radiated from the nuclear fuel rod 21 isotropically. Deploy. FIG. 1 shows nine neutron detectors with a neutron moderator as a typical example, but the inspection device for vibration-filled fuel used in this embodiment uses a total of 30 neutron detectors with a moderator. did. The detector of the neutron detector 7 is a He-3 detector having a length of about 400 mm.

【0044】中性子用信号処理装置9は、X線用信号処
理装置8と同様、中性子検出器7で計測した中性子強度
をデジタル化し、演算装置13に転送する。
The neutron signal processor 9, like the X-ray signal processor 8, digitizes the neutron intensity measured by the neutron detector 7 and transfers it to the arithmetic unit 13.

【0045】三次的情報を得るためには、核燃料棒の軸
方向の各位置で、円周の多方向からX線を照射し、それ
らの透過X線や中性子線を計測する必要がある。核燃料
棒支持台10は、核燃料棒21を保持し、高い精度で上
下,回転,並進移動させるものである。その概念構造を
図2に示す。
In order to obtain tertiary information, it is necessary to irradiate X-rays at various positions in the axial direction of the nuclear fuel rod from the circumferential direction and measure the transmitted X-rays and neutron rays. The nuclear fuel rod support 10 holds the nuclear fuel rod 21 and moves it up, down, rotates, and translates with high accuracy. FIG. 2 shows the conceptual structure.

【0046】燃料棒支持台10は、並進駆動台15、お
よびその駆動機構18,上下駆動台16、およびその駆
動機構19,回転駆動台17、およびその駆動機構2
0,被検体である燃料棒21を支持する燃料棒支持機構
22から構成される。
The fuel rod supporting base 10 includes a translation driving base 15 and its driving mechanism 18, a vertical driving base 16, and its driving mechanism 19, a rotary driving base 17, and its driving mechanism 2.
0, a fuel rod support mechanism 22 for supporting a fuel rod 21 as an object.

【0047】燃料棒支持台10は、長さ約3m,直径約
5mmの典型的なFBR燃料棒であれば、一度に数十本を
保持可能である。移動ステップの最小値は、上下移動,
並進移動とも、1mm、回転移動の最小角度は1度であ
る。それらの移動速度は、0〜4m/分である。
The fuel rod support 10 can hold several tens of rods at a time if it is a typical FBR fuel rod having a length of about 3 m and a diameter of about 5 mm. The minimum value of the movement step is vertical movement,
The translation angle is 1 mm, and the minimum angle of rotation is 1 degree. Their moving speed is 0-4 m / min.

【0048】制御装置11は、燃料棒支持台10の移動
制御を行うと同時にX線の入射方向と位置に関する情報
を演算装置13に転送する。
The control device 11 controls the movement of the fuel rod support 10 and, at the same time, transfers information on the X-ray incident direction and position to the arithmetic device 13.

【0049】演算装置13は、X線用信号処理装置8,
中性子用信号処理装置9、からの放射線に関するデジタ
ルデータ、制御装置11からの位置データをもとに、核
燃料棒内部における核燃料物質の密度分布や充填粉末の
充填状態などの内部構造に関する情報、およびfissile
濃度やPu富化度などの核的情報を算出する。
The arithmetic unit 13 comprises an X-ray signal processor 8,
Based on the digital data on the radiation from the neutron signal processor 9 and the position data from the controller 11, information on the internal structure such as the density distribution of the nuclear fuel material inside the nuclear fuel rod and the filling state of the filling powder, and fissile
Calculate core information such as concentration and Pu enrichment.

【0050】図3を用いて、演算装置13で行われる核
燃料棒の内部構造に関する解析,核燃料物質の核的情報
に関する解析について概説する。
The analysis on the internal structure of the nuclear fuel rod and the analysis on the nuclear information of the nuclear fuel material performed by the arithmetic unit 13 will be outlined with reference to FIG.

【0051】図3に示すように、強度I0 を持つX線が
直線Lに沿って核燃料棒に入射すると、X線は核燃料物
質によって散乱や吸収を受け減衰する。透過後のX線の
強度をIとすると、次のような関係式が成立する。
As shown in FIG. 3, when an X-ray having an intensity I 0 is incident on a nuclear fuel rod along a straight line L, the X-ray is scattered or absorbed by the nuclear fuel material and attenuated. Assuming that the intensity of the transmitted X-ray is I, the following relational expression holds.

【0052】[0052]

【数1】 (Equation 1)

【0053】(数1)式において、f(x,y)が線吸
収係数分布と定義されるもので、核燃料物質固有なスカ
ラー量である。また、∫f(x,y)dL、すなわち、
線吸収係数分布をX線が透過する経路(直線L)に沿っ
て積分したものが、計測されるX線の射影データあるい
は減衰データと呼ばれる値である。
In the equation (1), f (x, y) is defined as a linear absorption coefficient distribution, and is a scalar quantity unique to a nuclear fuel material. Also, ∫f (x, y) dL, that is,
The value obtained by integrating the X-ray absorption coefficient distribution along the path (straight line L) through which X-rays pass is a value referred to as measured X-ray projection data or attenuation data.

【0054】充填粉末の充填状態,核燃料物質の配置な
どの情報は、基本的に射影データ(∫f(x,y)d
L)から線吸収係数分布(f(x,y))を求め、それ
を再画像化する事によって得られる。すなわち、核燃料
棒の周囲から、万遍なくX線を照射して得られた、減衰
データの集合体を基に、演算装置13は、線吸収係数分
布を計算する。その計算手法については、研究論文が発
表されているのでここでは省略する。
Information such as the filling state of the filling powder and the arrangement of the nuclear fuel material basically includes projection data (デ ー タ f (x, y) d
L) to obtain a linear absorption coefficient distribution (f (x, y)) and re-image it. That is, the arithmetic unit 13 calculates a linear absorption coefficient distribution based on a set of attenuation data obtained by uniformly irradiating X-rays from around the nuclear fuel rod. Since the research paper has been published, the calculation method is omitted here.

【0055】核燃料棒の他の内部構造情報である密度分
布については、一般に、物質と放射線との相互作用がコ
ンプトン散乱領域にある場合には、被検体の線吸収係数
と密度との間には比例関係が成立することから、求めた
線吸収係数分布f(x,y)から、対応する密度分布を
算出する。
Regarding the density distribution, which is other internal structural information of a nuclear fuel rod, generally, when the interaction between a substance and radiation is in the Compton scattering region, the density between the linear absorption coefficient and the density of the specimen is Since a proportional relationship is established, a corresponding density distribution is calculated from the obtained linear absorption coefficient distribution f (x, y).

【0056】核燃料物質の核的情報に関しても、内部構
造情報で用いたX線の減衰データの代わりに、光核反応
で発生した中性子の強度データを用いる違いはあるもの
の、再像化については基本的に内部構造解析と同様な概
念が用いられる。すなわち、X線の入射で発生する中性
子の量は、X線の強度とX線のエネルギで決まるターゲ
ット核物質の存在量との積に比例するから、X線の核物
質内の強度分布が分かれば、中性子強度データから核物
質に関する三次元的情報が得られる事になる。そして、
X線の入射する直線(L)に沿った強度分布は、(数1)
式から求められる。
Regarding nuclear information of nuclear fuel material, although there is a difference in using intensity data of neutrons generated by photonuclear reactions instead of the X-ray attenuation data used in the internal structure information, re-imaging is basically performed. The concept similar to the internal structure analysis is used. That is, the amount of neutrons generated by the incidence of X-rays is proportional to the product of the intensity of the X-rays and the amount of the target nuclear material determined by the energy of the X-rays. For example, three-dimensional information on nuclear matter can be obtained from neutron intensity data. And
The intensity distribution along the straight line (L) where the X-rays are incident is given by (Equation 1)
Obtained from the formula.

【0057】fissile 濃度に関しては、図4に示すよう
な概念で求める。
The fissile density is determined by the concept shown in FIG.

【0058】核物質が、例えばU−238のような核分
裂性でない核物質で構成されている場合、光核反応で発
生した中性子(これを一次中性子と言う)は、図4のa
で示すように時間と共に減少する。一方、核物質中にU
−235のような核分裂性物質が含まれる場合には、一
次中性子と核分裂性物質との間で核分裂反応が起こり核
分裂性物質の量に比例した中性子(二次中性子)が放出
される。
When the nuclear material is composed of non-fissionable nuclear material such as U-238, neutrons generated by the photonuclear reaction (referred to as primary neutrons) are shown in FIG.
Decreases over time as shown by. On the other hand, U
When a fissile material such as -235 is included, a fission reaction occurs between the primary neutron and the fissile material, and neutrons (secondary neutrons) are emitted in proportion to the amount of the fissile material.

【0059】これを概念的に図に示すと、図4のbのよ
うになる。従って、核分裂性物質の存在量は、ある一定
の時間内で発生した全中性子数から、バックグラウンド
として一次中性子数(核物質の自発核分裂で発生する中
性子も含む)を差引くことによって求められる。
This is conceptually shown in the figure as shown in FIG. Therefore, the abundance of fissile material can be obtained by subtracting the number of primary neutrons (including neutrons generated by spontaneous fission of nuclear material) as a background from the total number of neutrons generated within a certain period of time.

【0060】本実施例で用いた核燃料棒21は、U−2
35濃縮度約3.5% ,焼結密度約10.4g/cm3(約
95%理論密度化),直径約10mm,高さ約11mmの焼
結ペレットを、外径約12mm,長さ約2.5m のジルカ
ロイ(Zry−2)被覆管に、燃料領域長約2mまで充
填した、ペレット型短尺燃料棒1本である。
The nuclear fuel rod 21 used in this embodiment is a U-2
35 Sintered pellets with a concentration of about 3.5%, a sintered density of about 10.4 g / cm 3 (about 95% theoretical density), a diameter of about 10 mm and a height of about 11 mm, an outer diameter of about 12 mm and a length of about 11 mm This is a single pellet-type short fuel rod in which a 2.5 m 2 zircaloy (Zry-2) cladding tube is filled up to a fuel region length of about 2 m.

【0061】被検査核燃料棒21を、燃料棒支持台10
の燃料棒支持機構22に核燃料棒下端がX線ビーム位置
になるように固定し、その位置をステップ1、周方向角
度0度としてX線照射と放射線計測を開始した。その位
置での照射と計測が終了すると、核燃料棒を周方向に1
度毎に回転し、360度まで同様の照射と計測を行った
後、核燃料棒を約40mm/秒の移動速度で1ステップ
(50mm)上昇させ、再び同様な照射と計測を行った。
このようにして50ステップまで同様なX線照射と計測
を繰り返した。各照射と計測におけるX線のエネルギ
は、最大6Mevで5〜6Mevの範囲で0.1Mev
毎にスイープさせた。
The nuclear fuel rod 21 to be inspected is
The lower end of the nuclear fuel rod was fixed to the X-ray beam position on the fuel rod support mechanism 22, and the X-ray irradiation and radiation measurement were started by setting the position to Step 1 and setting the circumferential angle to 0 °. When irradiation and measurement at that position are completed, the nuclear fuel rod is
After rotating each time and performing the same irradiation and measurement up to 360 degrees, the nuclear fuel rod was raised by one step (50 mm) at a moving speed of about 40 mm / sec, and the same irradiation and measurement were performed again.
Thus, the same X-ray irradiation and measurement were repeated up to 50 steps. The energy of X-rays in each irradiation and measurement is 0.1 Mev in a range of 5 to 6 Mev at a maximum of 6 Mev.
Swept every time.

【0062】測定結果は以下のようである。The measurement results are as follows.

【0063】ペレット密度;本実施例で用いた核燃料
は、密度のバラツキの少ない焼結ペレットを充填したも
のであるため、燃料棒軸方向,半径方向の密度のバラツ
キは極めて少ない。軸方向各位置における、0°,90
°,180°,270°の測定密度はいずれも95.5
±0.1%であり、この値はペレット製造時の密度測定
値とほぼ同等であった。
Pellet Density: The nuclear fuel used in this embodiment is a material filled with sintered pellets having little variation in density, and therefore has very little variation in density in the fuel rod axial direction and radial direction. 0 °, 90 at each axial position
The measured densities of °, 180 °, and 270 ° are all 95.5.
± 0.1%, which was almost the same as the measured density during pellet production.

【0064】燃料有効長;燃料有効長については、燃料
棒軸方向の透過X線の強度変化から燃料長を評価した。
測定の結果、信頼度95%(2σ)で±1.6mm の精度
で測定可能なことが確認された。
Effective fuel length: Regarding the effective fuel length, the fuel length was evaluated from the change in the intensity of transmitted X-rays in the axial direction of the fuel rod.
As a result of the measurement, it was confirmed that measurement was possible with an accuracy of ± 1.6 mm at a reliability of 95% (2σ).

【0065】U−235濃縮度;(X,n)反応を利用
した本発明で得られた供試燃料棒の濃縮度は、3.5±
0.15%であり、非破壊検査法として十分な精度を有
することが確認された。
U-235 enrichment: The enrichment of the test fuel rod obtained by the present invention utilizing the (X, n) reaction was 3.5 ± 3.5%.
0.15%, confirming that it has sufficient accuracy as a nondestructive inspection method.

【0066】本発明の他の実施例を図5を用いて説明す
る。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0067】被検体となる供試料23は、図5に模式的
に示すように、直径0.1mm および1mmからなる2種類
のガラスビーズ24,25を重量比でそれぞれ3:7割
合で混合した2成分系顆粒を、直径約15mmのガラスメ
スシリンダに高さ約20cmまで振動充填したものであ
る。
As shown schematically in FIG. 5, a sample 23 to be an object was prepared by mixing two types of glass beads 24 and 25 having diameters of 0.1 mm and 1 mm at a weight ratio of 3: 7, respectively. The two-component granules are vibration-filled to a height of about 20 cm in a glass measuring cylinder having a diameter of about 15 mm.

【0068】供試料23を支持台に固定の後、X線照射
と計測を行った。X線のエネルギは約4Mev、その他
の運転条件,計測条件,コリメータ等の寸法形状は、上
記、実施例1の場合と同様である。
After fixing the sample 23 on the support, X-ray irradiation and measurement were performed. The energy of the X-ray is about 4 Mev, and other operating conditions, measurement conditions, dimensions and shape of the collimator and the like are the same as those in the first embodiment.

【0069】測定結果の一例として充填密度の軸方向各
位置での測定結果を図5の左側に示す。図に示すように
充填密度は軸方向に分布が見られた。特に上方が低密度
になっている。これは、粗大粒24と細粒25との分離
現象(seregation)によるものと考えられる。
As an example of the measurement result, the measurement result at each position in the axial direction of the packing density is shown on the left side of FIG. As shown in the figure, the distribution of the packing density was observed in the axial direction. Particularly, the upper part has a low density. This is considered to be due to the separation phenomenon (seregation) between the coarse grains 24 and the fine grains 25.

【0070】この現象は、図5の右側に示したように、
軸方向各位置での断面像からも裏付けられている。すな
わち、粗大粒24と細粒25は、中間部以下の領域では
比較的密に充填されているのに対し、上方では粗大粒2
4のみ観察され、粒子間には多くの空隙が観察される。
また、粗大粒24と細粒25とが密に充填している領域
でも、半径方向に粒子群の偏析が観察される。
This phenomenon occurs as shown on the right side of FIG.
This is supported by the cross-sectional images at each position in the axial direction. That is, the coarse grains 24 and the fine grains 25 are relatively densely packed in the region below the middle part, whereas the coarse grains 2 and fine grains 25
4 are observed, and many voids are observed between the particles.
In a region where the coarse particles 24 and the fine particles 25 are densely packed, segregation of particles is observed in the radial direction.

【0071】以上の実施例に限らず、本発明の振動充填
燃料棒用検査装置は、ペレット型燃料,中空ペレット型
燃料,金属燃料等、種々の燃料タイプに適用可能であ
る。
The present invention is not limited to the above embodiment, and the inspection apparatus for vibration-filled fuel rods of the present invention can be applied to various fuel types such as pellet fuel, hollow pellet fuel, and metal fuel.

【0072】また、燃料の種類においても、ウラン(U
2)酸化物燃料,混合酸化物(MOX)燃料,窒化物燃
料,炭化物燃料,岩石燃料,マイナーアクチニド(M
A)燃料など、あらゆる核燃料物質を用いる燃料に提供
可能である。
Further, uranium (U)
O 2 ) oxide fuel, mixed oxide (MOX) fuel, nitride fuel, carbide fuel, rock fuel, minor actinide (M
A) The present invention can be applied to a fuel using any nuclear fuel material such as a fuel.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明によれば、振動充填燃料棒のfiss
ile 濃度に代表される核分裂性物質存在率等の核的情
報、それに核燃料充填密度や核燃料粉末の充填状態など
の内部構造に関する情報が、燃料棒軸方向のみならず、
軸方向の任意断面での情報、すなわち三次元的情報とし
て得られる。
According to the present invention, the fiss of the vibrating filled fuel rod is
Nuclear information such as the fissile material abundance represented by the ile concentration, and information about the internal structure such as the nuclear fuel packing density and the packing state of nuclear fuel powder,
It is obtained as information on an arbitrary cross section in the axial direction, that is, three-dimensional information.

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

【図1】本発明を達成する第一の実施例に係わる振動充
填燃料用検査装置の平面構成図である。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an inspection apparatus for vibration-filled fuel according to a first embodiment for achieving the present invention.

【図2】第一の実施例における核燃料棒支持台の縦断面
構成図である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional configuration view of a nuclear fuel rod support according to the first embodiment.

【図3】核燃料棒の断面を透過するX線ビームを模式的
に表した図である。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an X-ray beam transmitted through a cross section of a nuclear fuel rod.

【図4】光核反応および核反応で発生する中性子数とそ
れらの減衰の様子を概念的に表した特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram conceptually showing the number of neutrons generated in a photonuclear reaction and a nuclear reaction and how they are attenuated.

【図5】第二の実施例を示す、振動充填試料の充填密
度、および各断面における充填粒子の充填状態を示す図
である。
FIG. 5 is a view showing a packing density of a vibration packing sample and a packing state of packing particles in each cross section, showing a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電子線加速器、2…射光部コリメータ、3…X線発
生装置、4…受光部コリメータ、5…X線検出器、6…
中性子減速材、7…中性子検出器、8…X線信号処理装
置、9…中性子信号処理装置、10…核燃料棒支持台、
11…制御装置、12…加速器トリガー装置、13…演
算装置、14…表示装置、15…並進駆動台、16…上
下駆動台、17…回転駆動台、18…並進駆動機構、1
9…駆動機構、20…回転駆動機構、21…核燃料棒、
22…核燃料棒支持機構、23…振動充填実験供試体、
24…粗大粉末、25…細粒粉末。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron beam accelerator, 2 ... Emitting part collimator, 3 ... X-ray generator, 4 ... Light receiving part collimator, 5 ... X-ray detector, 6 ...
Neutron moderator, 7: neutron detector, 8: X-ray signal processor, 9: neutron signal processor, 10: nuclear fuel rod support,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Control device, 12 ... Accelerator trigger device, 13 ... Computing device, 14 ... Display device, 15 ... Translation drive stand, 16 ... Vertical drive stand, 17 ... Rotation drive stand, 18 ... Translation drive mechanism, 1
9: drive mechanism, 20: rotary drive mechanism, 21: nuclear fuel rod,
22: Nuclear fuel rod support mechanism, 23: Vibration filling test specimen,
24: coarse powder, 25: fine powder.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 克利 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor Katsutoshi Sato 3-1-1, Komachi, Hitachi-shi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Hitachi Plant

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】X線を核燃料棒に照射した時、核燃料物質
が光核反応を生じるエネルギのX線を発生するX線発生
装置、核燃料棒を保持する機構を備えた燃料棒支持台、
核燃料棒を透過したX線の強度を計測するX線検出装
置、核燃料物質の光核反応で発生した中性子の強度を計
測する中性子検出装置から構成されることを特徴とする
振動充填燃料用検査装置。
1. An X-ray generator for generating X-rays having an energy at which a nuclear fuel substance causes a photonuclear reaction when a nuclear fuel rod is irradiated with X-rays, a fuel rod support having a mechanism for holding the nuclear fuel rod,
An X-ray detector for measuring the intensity of X-rays transmitted through a nuclear fuel rod, and a neutron detector for measuring the intensity of neutrons generated by a photonuclear reaction of a nuclear fuel substance. .
【請求項2】請求項1の振動充填燃料用検査装置におい
て、X線発生装置が6Mev以上のエネルギのX線を発
生でき、かつ少なくとも1〜6Mevの範囲でエネルギ
レベルを任意に変化できることを特徴とした振動充填燃
料用検査装置。
2. The vibration-filled fuel inspection apparatus according to claim 1, wherein the X-ray generator can generate X-rays having an energy of 6 MeV or more, and can arbitrarily change the energy level within a range of at least 1 to 6 MeV. Inspection device for vibration filling fuel.
【請求項3】請求項1または請求項2に於いて、X線発
生装置がコリメータを備え、かつそのコリメータのスリ
ット幅、あるいは貫通口径が、300μm以下であるこ
とを特徴とする振動充填燃料用検査装置。
3. The vibration-filled fuel according to claim 1, wherein the X-ray generator has a collimator, and the slit width or the through-hole diameter of the collimator is 300 μm or less. Inspection equipment.
【請求項4】請求項1に於いて、中性子検出が光核反応
で発生した中性子エネルギを、1Mev〜1evの範囲
に減衰できるような中性子減速材を備えたことを特徴と
した振動充填燃料用検査装置。
4. A vibration-filled fuel according to claim 1, further comprising a neutron moderator capable of attenuating neutron energy generated by photonuclear reaction in the range of 1 Mev to 1 ev for neutron detection. Inspection equipment.
【請求項5】請求項1または請求項4に於いて、核燃料
棒の周囲に3個以上の中性子検出器を配置したことを特
徴とする振動充填燃料用検査装置。
5. An inspection apparatus for vibration-filled fuel according to claim 1, wherein three or more neutron detectors are arranged around the nuclear fuel rod.
【請求項6】請求項1に於いて、X線検出装置が、コリ
メータを備え、かつそのコリメータのスリット幅、ある
いは貫通口径が、50μm〜300μmであることを特
徴とする振動充填燃料用検査装置。
6. An inspection apparatus for vibration-filled fuel according to claim 1, wherein the X-ray detector has a collimator, and the slit width or through-hole diameter of the collimator is 50 μm to 300 μm. .
【請求項7】請求項1に於いて、燃料棒支持台が、核燃
料棒を上下,並進,回転移動させる機構を備えることを
特徴とする振動充填燃料用検査装置。
7. The vibration-filled fuel inspection system according to claim 1, wherein the fuel rod support base has a mechanism for moving the nuclear fuel rods up, down, translationally, and rotationally.
JP10044863A 1998-02-26 1998-02-26 Device for inspecting vibration-packed fuel Pending JPH11242094A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10044863A JPH11242094A (en) 1998-02-26 1998-02-26 Device for inspecting vibration-packed fuel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10044863A JPH11242094A (en) 1998-02-26 1998-02-26 Device for inspecting vibration-packed fuel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11242094A true JPH11242094A (en) 1999-09-07

Family

ID=12703342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10044863A Pending JPH11242094A (en) 1998-02-26 1998-02-26 Device for inspecting vibration-packed fuel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11242094A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007218663A (en) * 2006-02-15 2007-08-30 Japan Atomic Energy Agency Device and method for searching for existing location of fissionable material in radioactive waste
JP2008064559A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Toshiba Corp Subcriticality measuring method and apparatus for spent fuel, and soundness evaluation method and apparatus for spent fuel
JP2012047758A (en) * 2011-12-01 2012-03-08 Toshiba Corp Soundness evaluation method and device for used fuel
CN109752396A (en) * 2018-12-28 2019-05-14 中核北方核燃料元件有限公司 Fuel rod X-ray detection laminated type automatic rotating device
CN114152969A (en) * 2021-12-01 2022-03-08 中国核电工程有限公司 Spent fuel dissolver bucket discharging active monitoring method and system
EP3864672A4 (en) * 2018-10-08 2022-05-18 BWXT Nuclear Energy, Inc. Nuclear thermal propulsion fuel element packing device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007218663A (en) * 2006-02-15 2007-08-30 Japan Atomic Energy Agency Device and method for searching for existing location of fissionable material in radioactive waste
JP2008064559A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Toshiba Corp Subcriticality measuring method and apparatus for spent fuel, and soundness evaluation method and apparatus for spent fuel
JP2012047758A (en) * 2011-12-01 2012-03-08 Toshiba Corp Soundness evaluation method and device for used fuel
EP3864672A4 (en) * 2018-10-08 2022-05-18 BWXT Nuclear Energy, Inc. Nuclear thermal propulsion fuel element packing device
EP4235692A1 (en) * 2018-10-08 2023-08-30 BWXT Nuclear Energy, Inc. Nuclear thermal propulsion fuel element packing device
CN109752396A (en) * 2018-12-28 2019-05-14 中核北方核燃料元件有限公司 Fuel rod X-ray detection laminated type automatic rotating device
CN109752396B (en) * 2018-12-28 2021-07-20 中核北方核燃料元件有限公司 Press-fit type automatic rotating device for X-ray detection of fuel rods
CN114152969A (en) * 2021-12-01 2022-03-08 中国核电工程有限公司 Spent fuel dissolver bucket discharging active monitoring method and system
CN114152969B (en) * 2021-12-01 2024-05-17 中国核电工程有限公司 Bucket unloading active monitoring method and system for spent fuel dissolver

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Craft et al. Neutron radiography of irradiated nuclear fuel at Idaho National Laboratory
Lehmann et al. Non-destructive analysis of nuclear fuel by means of thermal and cold neutrons
US10832826B2 (en) Inspection of nuclear waste
JP4649580B2 (en) Complex waste confirmation system
Chankow Neutron radiography
JP2002503342A (en) Method and apparatus for measuring the relative ratio of plutonium to uranium in an object
Masschaele et al. The use of neutrons and monochromatic X-rays for non-destructive testing in geological materials
JPH11242094A (en) Device for inspecting vibration-packed fuel
JP2526392B2 (en) Nondestructive inspection system for fuel rods for nuclear reactors
JP7178250B2 (en) Nuclear material amount measuring device and nuclear material amount measuring method
Garrett et al. The technological development of neutron radiography
JP3652952B2 (en) Method and apparatus for nondestructive measurement of atomic number density
JPH0213736B2 (en)
Pruet et al. Neutron and photon transport in seagoing cargo containers
Li et al. Muon scattering tomography of spent fuel dry storage casks
JP3981103B2 (en) Nuclear fuel rod inspection equipment
Kilby Development of radiation transport techniques for modelling a high-resolution multi-energy photon emission tomography system
Wickman Simulation of neutron generator assisted gamma emission tomography for inspection of fissile content in spent nuclear fuel
Tsuchiya et al. Performance of large volume LaBr3 scintillation detector equipped with specially-designed shield for neutron resonance capture analysis
Bickerton Development of improved techniques for the neutron radiography of CF 188 flight control surfaces.
JPS6138432B2 (en)
Jin et al. Missouri University of Science and Technology, 222 Fulton Hall 301 W. 14th St., Rolla, MO, 65401, zj6c6@ mst. edu
Dahlke et al. Development of a Method of Neutron Radiography of Mixed Oxide Fuels Using Radiographic Analogs
JPH02222885A (en) Nondestructive analysis of nuclear fuel substance and apparatus therefor
Losko Advanced neutron imaging for nuclear engineering applications