KR101440273B1 - Plutonium(Pu) amount determination System and Method in Uranium(U)/Transuranium(TRU) Ingot of Pyroprocessing product - Google Patents

Plutonium(Pu) amount determination System and Method in Uranium(U)/Transuranium(TRU) Ingot of Pyroprocessing product Download PDF

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신희성
박세환
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한보영
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Abstract

The present invention relates to a method for measuring plutonium (Pu) in U/TRU ingot as a product of a pyroprocess and a system using the same. Specifically, the method comprises a step of function calculating step (S100) which executes ORIGEN computation code with an input variable of spent fuel in U/TRAU ingot as a product of a pyroprocess in order to calculate a fitting function capable of measuring the mass of Pu by applying all degrees of burn up of the spent fuel; a total neutron counting step (S200) which counts total neutrons emitted from the spent fuel using a passive neutron counter; and a Pu measuring step (S300) which measures the mass of Pu in the spent fuel using the total neutron counting value of the spent fuel counted in (S200) as well as a preset curium (Cm) rate (Pu/Cm) of the spent fuel as variables of the fitting function calculated S100.

Description

파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법 및 이를 이용한 시스템 {Plutonium(Pu) amount determination System and Method in Uranium(U)/Transuranium(TRU) Ingot of Pyroprocessing product}Description of the Related Art Plutonium (Pu) amount determination system and method in Uranium (U) / Transuranium (TRU) Ingot of pyroprocessing product

본 발명은 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로서, 피동형 중성자계수기를 조합하여 파이로공정의 생성물인 U/TRU 잉곳(ingot)에서 방출되는 총중성자를 정확하게 계수하여 U/TRU 구성원소의 하나인 Pu(플루토늄, Plutonium)의 질량을 정확하게 측정할 수 있는 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for measuring plutonium in a U / TRU ingot, which is a pyrolytic product, and a system using the same, wherein a total neutron emitted from a U / TRU ingot, which is a product of a pyrogenic process, is combined with a passive neutron counter The present invention relates to a method for measuring plutonium in a U / TRU ingot, which is a pyrolysis product that accurately counts the mass of Pu (plutonium, plutonium), which is one of the constituent elements of U / TRU.

사용후핵연료의 핵물질을 전해환원 공정을 통해 먼저 핵분열생성물은 분리하고, 2차적으로 우라늄(U)과 다른 물질(TRU, RE)을 분리하는 화학공정, 즉, 파이로공정(Pyroprocess)에서 각 단위공정별로 핵물질의 양을 모니터링하는 것은 핵투명성을 보장하기 위해서 매우 중요하며, 국제원자력협력기구(IAEA, International Atomic Energy Agency)의 권고사항이다.In the chemical process of separating uranium (U) and other substances (TRU, RE), that is, pyrolysis, in the pyrolysis process, the fission products are separated first through the electrolytic reduction process of nuclear materials of spent nuclear fuel. Monitoring the amount of nuclear material per unit process is very important to ensure nuclear transparency and is a recommendation of the International Atomic Energy Agency (IAEA).

일반적으로, 각종 핵연료물질에는 핵분열을 일으킬 수 있는 핵분열성 물질이 포함되어 있다. 이러한 핵연료물질을 이용하여 원자로에서 태울 수 있는 핵연료를 만들기 위하여 먼저 핵연료물질에 포함되어 있는 핵분열성 물질의 함유량을 정확히 측정해야 한다. 이를 위하여 사용되는 측정방법은 파괴방법과 비파괴방법으로 크게 나누어진다.Generally, various nuclear fuel materials contain fissile materials that can cause fission. In order to make nuclear fuel that can be burned in nuclear reactors by using these nuclear fuel materials, it is necessary to accurately measure the content of fissile material contained in nuclear fuel material. The measurement methods used for this purpose are divided into a destructive method and a non - destructive method.

먼저, 파괴방법은 화학적인 분석방법으로서 전통적으로 분석정확도가 양호하다는 장점이 있으나, 분석 시간이 오래 걸리는 등 경제적인 면에서 불리하여 사용빈도가 제한될수밖에없다.First, the destruction method is a chemical analysis method. However, it has a merit that the analysis accuracy is good, but it is economically disadvantageous because the analysis time is long and the use frequency is limited.

반면에, 비파괴방법은 감마선이나 중성자를 측정하여 분석하는 방법으로서, 실시간으로 분석이 가능하다는 장점이 있으나, 신 핵연료에 대해서만 감마선 스펙트럼 분석방법이 사용되어 왔으며, 사용후핵연료에 포함된 핵분열성 물질에 대해서는 주요한 중성자 선원인 Cm에서 방출하는 중성자를 측정하여 Cm을 정량화하고, 이를 바탕으로 U-235나 Pu를 정량화하는 방법을 사용한다. 이 때, 고효율의 중성자검출기가 필요하다.On the other hand, the non-destructive method is a method of measuring and analyzing gamma rays or neutrons. However, gamma-ray spectral analysis method has been used only for new nuclear fuel, and the fissionable material contained in spent nuclear fuel We use the method of quantifying Cm by measuring the neutrons emitted from the main neutron source, Cm, and quantifying U-235 or Pu based on this. At this time, a highly efficient neutron detector is required.

감마선 측정 비파괴방법을 사용후핵연료에 적용할 경우, 우라늄 및 플루토늄 동위원소에서 방출되는 감마선뿐만 아니라, 희토류 원소들로부터 다량의 감마선이 방출되어 플루토늄 동위원소 검출이 어려운 문제점이 있다.Gamma ray measurement When the non-destructive method is applied to spent nuclear fuel, it is difficult to detect plutonium isotopes because a large amount of gamma rays are emitted from rare earth elements as well as gamma rays emitted from uranium and plutonium isotopes.

이러한 파이로공정에서 전해환원 공정을 통해 분리된 U+TRU+RE의 혼합물로 구성된 금속물질을 U/TRU 잉곳(ingot)이라 한다. 공학규모 기준 파이로 시설(REPF, Reference Engineering-scale Pyroprocessing Facility)의 약 500kgHM의 가압경수로 사용후핵연료 집합체에서 12kg 무게의 U/TRU 물질이 발생하며, 임계의 위험에 대한 안전을 확보하기 위하여 각각의 무게가 6kg 인 두 개의 U/TRU 잉곳을 제조하게 된다.A metal material composed of a mixture of U + TRU + RE separated by an electrolytic reduction process in this pyrolysis process is called a U / TRU ingot. The U / TRU material weighs 12kg in the fuel assembly after pressurized light water reactor (PWR) of about 500kgHM of Reference Engineering-scale Pyroprocessing Facility (REPF). In order to secure safety against critical danger, Two U / TRU ingots weighing 6 kg are produced.

REPF의 기준, 사용후핵연료 집합체인 초기농축도 4.5%, 연소도 55,000 MWd/MtU, 냉각기간 10년의 입력물질을 이용하여 제조된 6kg 무게의 U/TRU 잉곳에는 우라늄(U) 원소가 약 19wt.%, 플루토늄(Pu), 큐륨(Cm) 등의 초우라늄 원소들이 약 65wt.%, 희토류 원소들이 약 15wt.% 포함되어 있다. 이렇게 구성된 U/TRU 잉곳 6kg에 포함된 Cm-244는 약 24.6g 이며, 이 Cm-244로부터 초당 2.95X108개의 중성자가 방출된다.The U / TRU ingot with a weight of 6 kg, manufactured using an input material with an initial concentration of 4.5%, a burning degree of 55,000 MWd / MtU, and a cooling period of 10 years as the reference of the REPF, the uranium (U) % Uranium, plutonium (Pu), and cuium (Cm), and about 15 wt% of rare earth elements. The Cm-244 contained in 6 kg of the U / TRU ingot thus constituted is about 24.6 g, and 2.95 x 108 neutrons are emitted from this Cm-244.

만약, U/TRU 잉곳에 포함된 핵분열성 물질로부터 방출되는 유도핵분열 중성자의 중성자증배(multiplication)를 고려하면 그 수는 배 이상 늘어나게 된다.If the neutron multiplication of the induced fission neutrons emitted from the fissile material contained in the U / TRU ingot is taken into consideration, the number is doubled.

상술한 바와 같이, 비파괴방법은 매우 유용하다. 최근에 미국 로스알라모스국립연구소(Los Alamos National Laboratory)에서 제시한 하나의 방법을 예를 들자면,As described above, the non-destructive method is very useful. One recent example from the Los Alamos National Laboratory in the United States, for example,

이 방법은, 일반적으로 피동형 중성자계수기에 Cd(카드뮴) 원통을 추가하여, 측정대상 핵물질 시료 주위를 Cd 원통으로 둘러싼 상태에서 측정한 경우와, Cd 원통이 없는 상태에서 측정한 결과의 비율을 구한다. 이 비율을(Cd 비율)과 핵물질 내에 존재하는 핵분열 물질(U-235, Pu-239 등)의 질량 또는, Pu 질량 사이의 비례하는 관계식을 구해서, 핵물질 내에 존재하는 핵분열 물질 또는, 플루토늄 질량을 구하는 방법이다.In this method, generally, a Cd (cadmium) cylinder is added to a passive neutron counter to obtain a ratio between the case where the sample is surrounded by the Cd cylinder around the sample to be measured and the case where the sample is measured without the Cd cylinder . A proportional relationship between this ratio (Cd ratio) and the mass or Pu mass of the fissile material (U-235, Pu-239, etc.) present in the nuclear material is obtained to determine a fissile material or plutonium mass .

허나, 이 방법은 Cd 원통으로 둘러싼 경우에는, 신호가 약해지기 때문에, Cd 비율의 불확도가 커져 측정오차가 수 % 이상되어, 측정의 정확도가 낮다.However, when this method is surrounded by a Cd cylinder, since the signal is weakened, the uncertainty of the Cd ratio becomes large and the measurement error becomes several% or more, and the measurement accuracy is low.

하기의 표 1은 이 방법을 통한 실제 플루토늄의 질량과 측정한 플루토늄의 질량의 비교표이다.
Table 1 below is a comparison table between the mass of actual plutonium and the mass of plutonium measured by this method.

초기 농축도(Initial Enrichment)(wt.%)Initial Enrichment (wt.%) 플루토늄 질량의 최대 오차값
(Maximum Error in Pu mass)
Maximum error of plutonium mass
(Maximum Error in Pu mass)
2.52.5 5.89%5.89% 3.53.5 3.46%3.46% 4.54.5 2.14%2.14% 평균Average 5.95%5.95%

이 때, 플루토늄 질량의 최대 오차값은 하기의 수식을 통해서 구할 수 있다.At this time, the maximum error value of the plutonium mass can be obtained by the following equation.

플루토늄 질량의 최대 오차값 = (Pu' - Pu) / PuMaximum error value of plutonium mass = (Pu '- Pu) / Pu

이며, 상기 Pu'는 획득한 Pu의 질량이며, Pu는 실제 Pu의 질량이다., Pu 'is the mass of Pu obtained, and Pu is the mass of the actual Pu.

상기의 표에 도시된 바와 같이, 최대 2.14% 까지 오차를 줄일 수 있으나, 이는 특정한 경우이고 모든 사용후핵연료의 조건을 고려했을 경우, 5.95% 로 매우 큰 오차를 보이기 때문에 핵물질 계량에 활용하기가 어려워 활용이 제한되는 단점이 있다.As shown in the above table, it is possible to reduce the error up to 2.14%, but this is a specific case and when considering the condition of all spent fuel, it shows a very large error of 5.95% There is a disadvantage that utilization is difficult.

국내공개특허 제2005-0090199호(공개일 : 2005.09.13., 명칭 : 방사성핵종 자동분리장치 및 그를 이용한 플루토늄 자동 분리 방법)에서는 환경 시료 중에 존재하는 방사성핵종들의 화학적 순수 분리 시 다수 시료의 연속적인 화학분리를 자동화함으로써 분석에 소요되는 시간 및 인력을 절약하여 분석업무의 효율성을 높이기 위하여 개발한 방사성핵종 자동분리장치 및 그를 이용한 플루토늄(Pu) 자동분리방법이 개시된 바 있다.In domestic patent application No. 2005-0090199 (published on Sep. 13, 2005, entitled " Automatic Separation of Radionuclides and Automatic Separation Method of Plutonium Using the Same "), in the chemical pure separation of radionuclides present in environmental samples, The automated radionuclide separation apparatus and plutonium (Pu) automatic separation method developed to increase the efficiency of the analysis work by saving the time and manpower required for the analysis by automating the chemical separation have been disclosed.

허나, 이러한 장치 및 방법은 PC를 이용한 원거리 동작 제어가 가능하기 때문에 방사능 농도가 높은 시료분석의 경우 분석자의 방사선 피폭을 최소화하면서 방사성핵종을 분리할 수 있는 장비에 불과하며, 정확한 핵물질 계량에 활용하기에는 어려운 문제점을 그대로 안고 있다.
However, since such a device and method can control the remote operation using a PC, it is only a device capable of separating the radionuclide while minimizing the radiation dose of the analyzer in the case of analyzing the sample with high radioactivity concentration. It has difficult problems to follow.

국내공개특허 제10-2005-0090199호(공개일 : 2005.09.13., 명칭 : 방사성핵종 자동분리장치 및 그를 이용한 플루토늄 자동분리방법)Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-0090199 (published on Sep. 13, 2005, entitled: Automatic Separation of Radionuclides and Automatic Separation of Plutonium Using the Same)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 피동형 중성자계수기를 조합하여 파이로공정의 생성물인 U/TRU 잉곳(ingot)에서 방출되는 총중성자를 정확하게 계수하여 TRU 구성원소의 하나인 Pu(플루토늄, Plutonium)의 질량을 정확하게 측정할 수 있는 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법 및 이를 이용한 시스템을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a neutron sensor which accurately counts the total neutrons emitted from a U / TRU ingot, A method for measuring plutonium in a U / TRU ingot which is a pyrolysis product that can accurately measure the mass of Pu (plutonium), one of the constituent elements, and a system using the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법은, 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳의 사용후핵연료를 입력변수로 하며 ORIGEN 전산 코드를 실행함으로써, 상기 사용후핵연료의 모든 연소도에 적용하여 플루토늄의 질량을 측정할 수 있는 피팅(fitting) 함수를 산출하는 함수 산출 단계(S100), 피동형 중성자계수기를 이용하여, 상기 사용후핵연료에서 방출되는 총중성자를 계수하는 총중성자 계수 단계(S200) 및 기설정된 상기 사용후핵연료의 Cm비율(Pu(플루토늄)/Cm(퀴륨)비율)과, 상기 총중성자 계수 단계(S200)에서 계수한 상기 사용후핵연료의 총중성자 계수값을 상기 함수 산출 단계(S100)에서 산출한 상기 피팅 함수의 변수로 이용하여, 상기 사용후핵연료에서의 플루토늄의 질량을 측정하는 플루토늄 측정 단계(S300)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method of measuring plutonium in a U / TRU ingot, which is a pyrogen process product according to an embodiment of the present invention, is a method of measuring plutonium in a U / TRU ingot by performing an ORIGEN computation code using the spent fuel of a U / TRU ingot, A function calculating step (S100) of calculating a fitting function capable of measuring the mass of plutonium applied to all the degrees of burning of the spent nuclear fuel, a total neutron emitted from the spent nuclear fuel using the passive neutron counter (Plutonium) / Cm (cerium) ratio) of the spent fuel, and a total neutron count (S200) of the total spent fuel counted in the total neutron counting step (S200) The plutonium measurement step S300 of measuring the mass of plutonium in the spent nuclear fuel using the neutron coefficient value as a parameter of the fitting function calculated in the function calculating step S100 Characterized in that eojineun.

본 발명의 일 실시예에 따른 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 시스템은, 파이로공정의 전해환원 공정을 통해 분리된 U/TRU 잉곳의 사용후핵연료에 포함되어 있는 플루토늄의 질량을 측정하는 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 시스템에 있어서, 상기 사용후핵연료의 모든 연소도에 적용하여 플루토늄의 질량을 측정할 수 있는 피팅(fitting) 함수를 산출하는 함수 산출부(10), 피동형 중성자계수기를 이용하여, 상기 사용후핵연료에서 방출되는 총중성자를 계수하는 중성자 계수부(20) 및 기설정된 상기 사용후핵연료의 Cm비율(Pu(플루토늄)/Cm(퀴륨)비율)과, 상기 중성자 계수부(20)에서 계수한 상기 총중성자 계수값을 상기 함수 산출부(10)에서 산출한 상기 피팅 함수의 변수로 이용하여, 상기 사용후핵연료에서의 플루토늄의 질량을 측정하는 제어부(100)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
The plutonium measurement system in the U / TRU ingot, which is a pyrogen process product according to an embodiment of the present invention, can measure the mass of the plutonium contained in the spent fuel of the U / TRU ingot separated through the electrolytic reduction process of the pyro- The U / TRU ingot being a pyrolytic product, the system comprising: a function calculating unit for calculating a fitting function capable of measuring the mass of plutonium by applying to all the degrees of burning of the spent nuclear fuel, (Plutonium) / Cm (cerium) ratio of a predetermined neutron counting unit 20 for counting the total neutrons emitted from the spent nuclear fuel by using a passive neutron counter, ) And the total neutron count value counted by the neutron counting section (20) as a parameter of the fitting function calculated by the function calculating section (10) To the mass measurement, it characterized in that comprises a control unit 100.

본 발명의 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법 및 이를 이용한 시스템은 피동형 중성자계수기를 조합하여 파이로공정의 생성물인 U/TRU 잉곳에서 방출되는 총중성자를 정확하게 계수하며, 이를 데이터베이스화하여 저장하여 추후에 용이하게 활용할 수 장점이 있다.The method of measuring plutonium in a U / TRU ingot, which is a pyrogenic product of the present invention, and a system using the same, accurately combine the total neutrons emitted from the U / TRU ingot, which is a product of the Pyro process, with a passive neutron counter, And can be easily used later.

이에 따라, 데이터베이스를 토대로 연소도 30 GWd/tU ~ 60GWd/tU 의 범위에서 플루토늄 측정을 위한 피팅(fitting) 함수를 도출하여 사용할 수 있으며, 이 때의 피팅 함수의 오차는 0.2% 이내이기 때문에, TRU 구성원소의 하나인 Pu(플루토늄, Plutonium)의 질량을 총 오차 2% 이내로 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, a fitting function for measuring plutonium can be derived from a database in the range of 30 GWd / tU to 60 GWd / tU, and since the error of the fitting function at this time is within 0.2%, the TRU There is an advantage that the mass of Pu (plutonium, Plutonium) which is one of the constituent elements can be accurately measured within a total error of 2%.

아울러, 이를 토대로 향후에 추가적으로 U/TRU 잉곳의 형태의 다양성에 따른 중성자증배 변화, 포함된 핵분열성(fissile) 물질의 비균질성에 따른 U/TRU 잉곳의 플루토늄 직접 측정 및 중성자계수기의 민감도에 대한 연구 등에 활용할 수 있는 장점이 있다.
In addition, based on this, it is expected that the future neutron multiplication changes depending on the morphology of U / TRU ingot, the direct measurement of plutonium in U / TRU ingot and the sensitivity of neutron counter depending on the inhomogeneity of fissile material included There is an advantage that can be utilized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피동형 중성자계수기에 따른 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피동형 중성자계수기에 따른 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피동형 중성자 계수기을 나타낸 예시도이다.
1 is a flowchart illustrating a method for measuring plutonium in a U / TRU ingot, which is a pyrolytic product according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for measuring plutonium in a U / TRU ingot, which is a pyrolytic product according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a plutonium measurement system in a U / TRU ingot that is a pyrochrome product according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating an example of a passive neutron counter according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법 및 이를 이용한 시스템을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, a method for measuring plutonium in a U / TRU ingot, which is a Pyro process product according to an embodiment of the present invention, and a system using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms. In addition, like reference numerals designate like elements throughout the specification.

이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.In this case, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In the following description and the accompanying drawings, A description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the description of the present invention will be omitted.

피동형 중성자계수기를 이용하여, Cd(카드뮴) 원통으로 둘러싼 상태에서 측정한 중성자 계수와 Cd 원통이 없는 상태에서 측정한 중성자 계수를 이용한 Cd 비율과, 핵물질 내에 존재하는 핵분열물질(U-235, Pu-239 등)의 질량 또는, Pu의 질량과의 비례하는 관계식을 구해서, 핵물질 내에 존재하는 핵분열물질 또는, Pu의 질량을 구할 수 있다. 상술한 바와 같이, 종래에는 Cd 원통으로 둘러싼 상태에서 측정한 중성자 계수의 경우, 그 신호가 Cd 원통으로 인해 약해지기 때문에, Cd 비율 자체의 불확도가 커져, 측정의 정확도가 낮아지는 문제점이 있다.The Cd ratio using neutron counts measured in the absence of the Cd cylinder and the neutron counts measured in the surroundings of the Cd (cadmium) cylinder using the passive neutron counter and the fissile material (U-235, Pu -239, etc.), or the mass of Pu, and obtain the mass of the fissile material or Pu present in the nuclear material. As described above, conventionally, in the case of the neutron coefficient measured in the state surrounded by the Cd cylinder, since the signal is weakened by the Cd cylinder, the uncertainty of the Cd ratio itself becomes large, and the accuracy of the measurement becomes low.

이에 반면에, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법 및 이를 이용한 시스템은 피동형 중성자계수기를 조합하여, 즉, He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기와 핵분열함(fission chamber) 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 조합하여, TRU 잉곳에서 방출되는 총중성자를 정확하게 계수하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법 및 이를 이용한 시스템에서 산출되는 별도의 피팅(fitting) 함수에 상기 사용후핵연료의 총중성자 계수값 및 미리 설정된 Pu/Cm 비율을 변수로 이용하여, 상기 사용후핵연료에 포함되어 있는 플루토늄(Pu)의 질량을 측정할 수 있다.On the other hand, the method of measuring plutonium in the U / TRU ingot, which is a pyrolytic product according to an embodiment of the present invention, and the system using the same, includes a passive neutron counter composed of a He- A passive neutron counter consisting of a fission chamber detector was combined to accurately count the total neutrons emitted from the TRU ingot and to measure the plutonium in the U / TRU ingot, which is a pyrogenic process product according to one embodiment of the present invention (Pu) contained in the spent nuclear fuel by using a total neutron coefficient value of the spent fuel and a predetermined Pu / Cm ratio as a parameter to a separate fitting function calculated in the system using the same Mass can be measured.

본 발명의 일 실시예에 따른 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 함수 산출 단계(S100), 총중성자 계수 단계(S200) 및 플루토늄 측정 단계(S300)로 이루어질 수 있다.A method of measuring plutonium in a U / TRU ingot, which is a pyro-processed product according to an embodiment of the present invention, includes a function calculating step S100, a total neutron counting step S200, and a plutonium measuring step S300).

상기 함수 산출 단계(S100)는 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳의 상기 사용후핵연료를 입력변수로 하며, ORIGEN 전산 코드를 실행, 즉, ORIGEN 전산 프로그램을 실행하여 상기 사용후핵연료의 모든 연소도에 적용하여 상기 플루토늄의 질량을 측정할 수 있는 피팅(fitting) 함수를 산출할 수 있다.The function calculating step S100 is a step of calculating the function using the spent fuel of the U / TRU ingot, which is a product pyro process product, as an input variable and executing an ORIGEN computation code, that is, an ORIGEN computation program, To calculate a fitting function capable of measuring the mass of the plutonium.

자세히 알아보자면, 상기 함수 산출 단계(S100)는 구성성분 측정 단계(S110), 초기 함수 산출 단계(S120), DB 단계(S130) 및 피팅 함수 산출 단계(S140)로 이루어질 수 있다.More specifically, the function calculating step S100 may include a component measuring step S110, an initial function calculating step S120, a DB step S130, and a fitting function calculating step S140.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 시스템은 함수 산출부(10), 중성자 계수부(20) 및 제어부(100)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 함수 산출 단계(S100)는 상기 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 시스템의 상기 함수 산출부(10)에서 이루어질 수 있다.At this time, the plutonium measuring system in the U / TRU ingot, which is a pyrochrome product according to an embodiment of the present invention, may include a function calculating unit 10, a neutron counting unit 20 and a control unit 100 And the function calculating step S100 may be performed in the function calculating unit 10 of the plutonium measuring system in the U / TRU ingot, which is the pyro-processing product.

상기 구성성분 측정 단계(S110)는 상기 ORIGEN 전산 코드를 실행하여, 상기 사용후핵연료 내의 핵종별 구성성분을 측정할 수 있으며,In the constituent component measuring step (S110), the ORIGEN computer code may be executed to measure a nuclear type constituent component in the spent nuclear fuel,

상기 초기 함수 산출 단계(S120)는 상기 사용후핵연료의 각 연소도별로 상기 사용후핵연료에 포함되어 있는 상기 플루토늄의 질량을 측정할 수 있는 별도의 초기 함수를 산출할 수 있다.The initial function calculation step (S120) may calculate a separate initial function for measuring the mass of the plutonium contained in the spent fuel for each combustion degree of the spent fuel.

상기 DB 단계(S130)는 상기 구성성분 측정 단계(S110)에서 측정한 상기 사용후핵연료의 핵종별 구성성분 및 상기 초기 함수 산출 단계(S200)에서 산출한 상기 사용후핵연료의 각 연소도별 상기 초기 함수를 데이터베이스화하여 저장할 수 있다.The DB step S130 is a step of calculating the nuclear component of the spent nuclear fuel measured in the constituent component measuring step S110 and the nuclear initial constituent of the spent fuel calculated in the initial function calculating step S200, Functions can be stored in a database.

상기 DB 단계(S130)는 상기 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 시스템의 데이터베이스부(미도시)에 상기 데이터들을 저장할 수 있다.The DB step S130 may store the data in a database part (not shown) of the plutonium measurement system in the U / TRU ingot which is the pyro-processing product.

이를 통해서, 추후에 상기 사용후핵연료를 구성하고 있는 플루토늄의 질량을 측정하기 위한 상기 피팅 함수를 상기 데이터베이스부에 저장되어 있는 데이터들을 참조하여 용이하게 산출할 수 있다.Accordingly, the fitting function for measuring the mass of plutonium constituting the spent fuel at a later time can be easily calculated by referring to the data stored in the database unit.

상기 피팅 함수 산출 단계(S140)는 상기 DB 단계(S130)에서 상기 데이터베이스부에 저장한 상기 데이터들을 이용하여, 상기 사용후핵연료의 모든 연소도에 적용하여 상기 사용후핵연료에서의 플루토늄의 질량을 측정할 수 있는 상기 피팅 함수를 산출할 수 있다.The fitting function calculating step (S140) uses the data stored in the database unit in the DB step (S130) to calculate the mass of plutonium in the spent nuclear fuel by applying the data to all combustion degrees of the spent fuel The fitting function can be calculated.

이 때, 하기의 수학식 1을 통해서 상기 피팅 함수를 나타낼 수 있다.At this time, the fitting function can be expressed by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Pu = f(Cm 비율, 사용후핵연료의 총중성자 계수값)Pu = f (Cm ratio, total neutron count value of spent fuel)

즉, 상기 함수 산출 단계(S100)는 먼저, 각 연소도별로 별도의 상기 초기 함수를 구할 수 있으며, 이들을 통합할 수 있는 상기 피팅 함수를 결정하여, 모든 연소도에 적용할 수 있는 일반적인 상기 피팅 함수를 산출할 수 있다.That is, in the function calculation step S100, first, the initial function may be obtained for each combustion degree, and the fitting function capable of integrating them may be determined, and the general fitting function Can be calculated.

상기의 수학식 1은 하기의 수학식 2로 변환하여 나타낼 수 있다.The above equation (1) can be converted into the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112013033006314-pat00001
Figure 112013033006314-pat00001

(Pu는 플루토늄의 질량,(Pu is the mass of plutonium,

CR은 사용후핵연료의 총중성자 계수값,CR is the total neutron count value of spent fuel,

R은 Cm비율,R is the Cm ratio,

c1은 제 1 상수이며, c1의 범위는 ~ 9.0E + 6,c1 is a first constant, the range of c1 is ~ 9.0E + 6,

c2는 제 2 상수이며, c2의 범위는 ~ -9.0E - 1,c2 is a second constant, the range of c2 is -9.0E-1,

c3은 제 3 상수이며, c3의 범위는 ~ 1.0E - 4,c3 is a third constant, the range of c3 is ~ 1.0E - 4,

c4는 제 4 상수이며, c4의 범위는 ~ 9.0E - 10)c4 is a fourth constant, and the range of c4 is ~ 9.0E-10)

상기의 수학식 2에 나타난 바와 같이, 상기 피팅 함수를 이용하여 상기 사용후핵연료에 포함되어 있는 상기 플루토늄의 질량을 측정하기 위해서는, 상기 사용후핵연료의 총중성자 계수값 및 Cm비율을 변수로 이용한다.As shown in Equation (2), in order to measure the mass of the plutonium contained in the spent nuclear fuel using the fitting function, the total neutron count value and the Cm ratio of the spent nuclear fuel are used as variables.

이 때, 상기 피팅 함수에 상기 c1를 9.825576E + 06으로, 상기 c2를 -9.860544E + 01으로, 상기 c3을 1.22218E - 04으로, 상기 c4를 9.466833E - 10으로 설정하고, 상기 사용후핵연료의 총중성자 계수값 및 상기 Cm 비율을 변수값으로 설정할 경우, 상기 사용후핵연료에 포함되어 있는 상기 플루토늄의 질량을 더욱 정확하게 측정할 수 있다.In this case, c1 is set to 9.825576E + 06, c2 is set to -9.860544E + 01, c3 is set to 1.22218E-04, and c4 is set to 9.466833E-10 in the fitting function, The mass of the plutonium contained in the spent nuclear fuel can be more accurately measured when the total neutron count value of the spent fuel and the Cm ratio are set as the variable values.

상기 총중성자 계수 단계(S200)는 피동형 중성자계수기를 이용하여, 상기 사용후핵연료에서 방출되는 총중성자를 계수할 수 있으며, 상기 총중성자 계수 단계(S200)는 상기 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 시스템의 상기 중성자 계수부(20)에서 이루어질 수 있다.The total neutron count step (S200) can count the total neutrons emitted from the spent nuclear fuel using a passive neutron counter, wherein the total neutron count step (S200) is performed using the U / TRU ingot In the neutron counting unit 20 of the plutonium measuring system in FIG.

자세히 알아보자면, 상기 피동형 중성자계수기로는 종래의 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기 및 핵분열함(fission chamber) 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기 중 선택되는 적어도 어느 하나를 이용하여, 상기 사용후핵연료에 MCNPX(Monte Carlo N-Patricle Extended) 코드 시뮬레이션을 적용하여 상기 사용후핵연료에서 방출되는 총중성자를 계수할 수 있다.More specifically, the passive neutron counter may be at least one of a passive neutron counter composed of a conventional He-3 detector and a passive neutron counter composed of a fission chamber detector. The spent nuclear neutron counter may include MCNPX (Monte Carlo N-Patricle Extended) code simulation can be applied to count the total neutrons emitted from the spent fuel.

허나, 상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용할 경우, 효율이높아동일한측정시간일경우, 상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용하는 것보다, 100배 정도 계수치가 높게 나오며, 이에 따라 측정에 대한 불확도는 1/10으로 줄어들게 된다. 그러나, 감마 파일업 신호, 즉, 감마선 다중충돌로 인한 감마선 신호가 중성자 신호에 섞이는 문제점이 발생할 수 있기 때문에, 감마선을 강하게 방출하는 핵물질의 측정에서는 이에 의한 오차가 발생할 수 있는 확률이 높으며,However, when the passive neutron counter composed of the He-3 detector is used, the efficiency is high, and when the same measurement time is used, the coefficient value is about 100 times higher than that of the passive neutron counter composed of the fission detector, Will be reduced to 1/10. However, there is a problem that the gamma-ray-up signal, that is, the gamma ray signal due to the gamma-ray multiplexing collision, may be mixed with the neutron signal. Therefore, in the measurement of the nuclear material strongly emitting gamma rays,

상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용할 경우, 상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기에 비해 효율이 1/100 정도 밖에 안되기에불확도가 10배 커서 불리하지만, 감마선의 영향을 전혀 받지 않기 때문에 정확한 총중성자를 계수할 수 있는 장점이 있다. 단, 상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기와 같은 효율을 내려면, 그 측정시간이 100배나 길게 걸리는 단점이 있다.When the passive neutron counter composed of the fission detector is used, the efficiency is about 1/100 as compared with the passive neutron counter composed of the He-3 detector, and the uncertainty is disadvantageous because the uncertainty is 10 times larger. However, There is an advantage of counting the exact total neutrons. However, in order to achieve the same efficiency as the passive neutron counter composed of the He-3 detector, the measurement time is required to be 100 times longer.

이러한 상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기와 상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 각각 독립적으로 이용하여 상기 사용후핵연료에서 방출되는 총중성자를 계수할 수 있으나, 각각의 상기 피동형 중성자계수기에서 나타날 수 있는 문제점으로 인해 본 발명은 상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기와 상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기의 장단점을 서로 조합하여 가장 정확하게 총중성자를 계수하고자 하였다.The total neutrons emitted from the spent nuclear fuel can be counted independently using a passive neutron counter composed of the He-3 detector and a passive neutron counter composed of the fission detector, but the total neutrons emitted from each passive neutron counter The present invention attempts to count the total neutrons most accurately by combining the advantages and disadvantages of a passive neutron counter composed of the He-3 detector and a passive neutron counter composed of the fission detector.

도 4에 도시된 바와 같이, He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기 및 핵분열함(fission chamber) 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 조합하여 이루어질 수 있다. 도 4의 상기 피동형 중성자계수기를 이용하여, 상기 사용후핵연료에 MCNPX(Monte Carlo N-Patricle Extended) 코드 시뮬레이션을 적용하여 상기 사용후핵연료에서 방출되는 총중성자수를 계수할 수 있다.As shown in FIG. 4, a passive neutron counter composed of a He-3 detector and a passive neutron counter composed of a fission chamber detector may be combined. By using the passive neutron counter of FIG. 4, the MCNPX (Monte Carlo N-Patric Extended) code simulation can be applied to the spent fuel to count the total neutrons emitted from the spent fuel.

상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기와 상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자 계수기가 조합되어 있는 상기 피동형 중성자계수기를 이용하여, 상기 사용후핵연료에서 방출되는 총중성자수를 계수할 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 총중성자 계수값과, 상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 총중성자 계수값을 비교하여, 상기 사용후핵연료의 총중성자 계수값을 보정하여 이용할 수 있다.When the total number of neutrons emitted from the spent nuclear fuel is counted by using the passive neutron counter in which the passive neutron counter composed of the He-3 detector and the passive neutron counter composed of the fission detector are combined, As shown in the figure, the total neutron count value counted using the passive neutron counter composed of the He-3 detector is compared with the total neutron count value counted using the passive neutron counter composed of the fission detector, The total neutron count value of the spent nuclear fuel can be corrected and used.

자세히 알아보자면, 상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 총중성자 계수값과 상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 총중성자 계수값을 비교하여, 상기 총중성자 계수값들이 일치할 경우, 상기 감마 파일업 신호가 없다는 의미로 해석할 수 있기 때문에, 이 경우에는 불확도가 낮은 상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 총중성자 계수값을 최종 계수값으로 활용할 수 있으며,In detail, the total neutron count value obtained by using the passive neutron counter composed of the He-3 detector is compared with the total neutron count value counted by using the passive neutron counter composed of the fission detector, and the total neutron count In this case, the total neutron count value counted using the passive neutron counter composed of the He-3 detector having a low uncertainty may be used as the final count value As a result,

각각의 상기 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 상기 총중성자 계수값을 비교하여, 상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 총중성자 계수값이 상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 총중성자 계수값에 비하여 많이 나온 경우, 상기 감마 파일업 신호가 많이 생긴다는 의미로 해석하여, 이 경우에는 상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 총중성자 계수값을 최종 계수값으로 활용하되, 검출시간을 늘려서 불확도를 줄일 수 있다.And comparing the total neutron count value counted by each of the passive neutron counters with a total neutron count value counted by using a passive neutron counter composed of the He-3 detector as a passive neutron counter composed of the fission detector, In this case, the total neutron count value obtained by using the passive neutron counter composed of the fission detector is used as the value of the total neutron count, As a final count value, the uncertainty can be reduced by increasing the detection time.

상기 플루토늄 측정 단계(S300)는 미리 설정된 Cm비율, 즉, 상기 사용후핵연료를 구성하고 있는 Pu(플루토늄)/Cm(퀴륨)비율과, 상기 총중성자 계수 단계(S200)에서 상기 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 상기 사용후핵연료의 총중성자 계수값을 상기 함수 산출 단계(S100)에서 산출한 상기 피팅 함수의 변수로 이용하여, 상기 사용후핵연료에서의 상기 플루토늄의 질량을 측정할 수 있다. 상기 플루토늄 측정 단계(S300)는 상기 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 시스템의 상기 제어부(100)에서 이루어질 수 있다.The plutonium measurement step S300 may be performed using a predetermined ratio of Cm, that is, Pu (plutonium) / Cm (cerium) ratio constituting the spent nuclear fuel, and the total neutron count step S200 using the passive neutron counter The mass of the plutonium in the spent nuclear fuel can be measured by using the total neutron count value of the spent fuel as the parameter of the fitting function calculated in the function calculating step S100. The plutonium measurement step S300 may be performed in the control unit 100 of the plutonium measurement system in the U / TRU ingot, which is the pyro-processing product.

이 때, 상기 Cm비율은 상기 ORIGEN 전산 코드를 실행시켜, 상기 사용후핵연료를 구성하고 있는 상기 Cm 비율을 계산할 수 있으며, 이는 널리 알려진 공지기술에 불과하다.At this time, the Cm ratio can be calculated by executing the ORIGEN computer code to calculate the Cm ratio constituting the spent nuclear fuel, which is a well-known known technology.

다시 말하자면, 상기의 수학식 2에 미리 설정된 상기 Cm 비율과 상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기 및 상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 조합한 본 발명에 따른 상기 피동형 중성자계수기를 통해서 계수한 상기 사용후핵연료의 총중성자 계수값을 변수로 입력하여, 상기 사용후핵연료를 구성하고 있는 상기 플루토늄의 질량을 용이하게 측정할 수 있다.In other words, the Cm ratio previously set in Equation (2) above is multiplied by the passive neutron counter according to the present invention in which the passive neutron counter composed of the He-3 detector and the passive neutron counter composed of the fission detector are counted The mass of the plutonium constituting the spent nuclear fuel can be easily measured by inputting the total neutron count value of the spent nuclear fuel as a variable.

특히, 연소도 30GWd/tU ~ 60GWd/tU의 범위에서의 데이터를 이용하여, 상기 피팅 함수를 도출하여 사용할 경우, 상기 피팅 함수의 오차는 0.2% 이내이기 때문에, 상기 사용후핵연료의 중성자를 계수하는 과정에서 발생하는 오차가 대략 1 ~ 1.5% 정도로 가정할 경우, 총 오차는 2% 이내로 상기 사용후핵연료의 플루토늄의 질량을 측정할 수 있다.Particularly, when the fitting function is derived using the data in the range of 30 GWd / tU to 60 GWd / tU, the fitting error of the fitting function is within 0.2%. Therefore, the neutron of the spent fuel is counted , The mass of plutonium in the spent fuel can be measured within a total error of 2% or less, assuming an error of about 1 to 1.5%.

즉, 다시 말하자면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법 및 이를 이용한 시스템은 미리 설정된 Cm비율과, 범위가 결정되어 있는 c1 내지 c4의 4개 상수로 이루어지는 상기 함수를 이용하여, 상기 피동형 중성자계수기를 이용하여 상기 사용후핵연료의 총중성자를 계수하여 그 계수값을 변수로 추가할 경우, 용이하게 상기 사용후핵연료 내의 플루토늄 질량을 측정할 수 있는 장점이 있다. That is, in other words, the method of measuring plutonium in the U / TRU ingot, which is a pyrolytic product according to an embodiment of the present invention, and the system using the same, has a predetermined Cm ratio and four constants c1 to c4 , The neutron count of the spent fuel is counted by using the passive neutron counter, and the coefficient of plutonium in the spent fuel is easily measured .

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Therefore, it is to be understood that the subject matter of the present invention is not limited to the described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims are included in the scope of the present invention will be.

10 : 함수 산출부
20 : 중성자 계수부
100 : 제어부
S100 내지 S300 : 본 발명에 따른 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법의 각 단계
10: function calculating section
20: Neutron coefficient part
100:
S100 to S300: Each step of the method for measuring plutonium in the U / TRU ingot, which is a pyrolytic product according to the present invention

Claims (8)

파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳의 사용후핵연료를 입력변수로 하며 ORIGEN 전산 코드를 실행함으로써, 상기 사용후핵연료의 모든 연소도에 적용하여 플루토늄의 질량을 측정할 수 있는 피팅(fitting) 함수를 산출하는 함수 산출 단계(S100);
피동형 중성자계수기를 이용하여, 상기 사용후핵연료에서 방출되는 총중성자를 계수하는 총중성자 계수 단계(S200); 및
기설정된 상기 사용후핵연료의 Cm비율(Pu(플루토늄)/Cm(퀴륨)비율)과, 상기 총중성자 계수 단계(S200)에서 계수한 상기 사용후핵연료의 총중성자 계수값을 상기 함수 산출 단계(S100)에서 산출한 상기 피팅 함수의 변수로 이용하여, 상기 사용후핵연료에서의 플루토늄의 질량을 측정하는 플루토늄 측정 단계(S300);
로 이루어지며,
상기 함수 산출 단계(S100)는
상기 ORIGEN 코드를 실행하여, 상기 사용후 핵연료의 구성 성분을 측정하는 구성 성분 측정 단계(S110);
상기 사용후핵연료의 각 연소도별로 초기 함수를 산출하는 초기 함수 산출 단계(S120);
상기 구성 성분 측정 단계(S110)에서 측정한 상기 구성 성분 및 상기 초기 함수 산출 단계(S120)에서 산출한 각 연소도별 상기 초기 함수를 데이터베이스화하여 저장하는 DB 단계(S130); 및
상기 DB 단계(S130)에서 저장된 데이터들을 이용하여, 상기 사용후핵연료의 모든 연소도에 적용하여 상기 사용후핵연료에서의 플루토늄의 질량을 측정할 수 있는 상기 피팅 함수를 산출하는 피팅 함수 산출 단계(S140);
를 포함하여 이루어지며,
상기 피팅 함수는 하기의 수식으로 나타내는 것을 특징으로 하는 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법.
Figure 112014047160120-pat00006

(여기서, Pu는 플루토늄의 질량,
CR은 사용후핵연료의 총중성자 계수값,
R은 Cm비율,
c1은 제 1 상수이며, c1의 범위는 ~ 9.0E + 6,
c2는 제 2 상수이며, c2의 범위는 ~ -9.0E - 1,
c3은 제 3 상수이며, c3의 범위는 ~ 1.0E - 4,
c4는 제 4 상수이며, c4의 범위는 ~ 9.0E - 10 임.)
A fitting function that can measure the mass of plutonium by applying the ORIGEN code to the spent fuel of the U / TRU ingot, which is the pyrogenic product, Calculating a function (S100);
A total neutron counting step (S200) of counting the total neutrons emitted from the spent nuclear fuel using a passive neutron counter; And
And a total neutron count value of the spent fuel counted in the total neutron counting step (S200) is calculated from the Cm ratio (Pu (plutonium) / Cm (urium ratio) of the predetermined spent fuel) A plutonium measuring step (S300) of measuring the mass of plutonium in the spent nuclear fuel using the calculated fitting function as a parameter of the fitting function;
Lt; / RTI >
The function calculating step (SlOO)
A constituent component measuring step (S110) of executing the ORIGEN code to measure a constituent component of the spent nuclear fuel;
An initial function calculation step (S120) of calculating an initial function for each combustion degree of the spent nuclear fuel;
A DB step (S130) of making the initial function of each combustion degree calculated in the initial component calculation step S120 into a database and storing the constituent components measured in the component measurement step (S110); And
A fitting function calculating step (S140) of calculating the fitting function capable of measuring the mass of plutonium in the spent fuel by applying the stored data in the DB step (S130) to all the degrees of burning of the spent fuel, );
And,
Wherein the fitting function is represented by the following equation: < EMI ID = 1.0 >
Figure 112014047160120-pat00006

(Where Pu is the mass of the plutonium,
CR is the total neutron count value of spent fuel,
R is the Cm ratio,
c1 is a first constant, the range of c1 is ~ 9.0E + 6,
c2 is a second constant, the range of c2 is -9.0E-1,
c3 is a third constant, the range of c3 is ~ 1.0E - 4,
c4 is a fourth constant, and the range of c4 is ~ 9.0E-10.)
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 총중성자 계수 단계(S200)는
He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기 및 핵분열함(fission chamber) 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기 중 선택되는 어느 하나를 이용하여, MCNPX(Monte Carlo N-Patricle Extended) 코드 시뮬레이션을 적용하여 상기 사용후핵연료의 총중성자수를 계수하는 것을 특징으로 하는 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법.
The method according to claim 1,
The total neutron counting step (S200)
A Monte Carlo N-Patricated Extended (MCNPX) code simulation is performed using any one of a passive neutron counter composed of a passive neutron counter composed of a He-3 detector and a passive neutron counter composed of a fission chamber detector, A method of measuring plutonium in a U / TRU ingot which is a pyrolytic product, characterized in that the total neutron number is counted.
제 3항에 있어서,
상기 총중성자 계수 단계(S200)
상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기와 상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 모두 이용할 경우,
상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 상기 사용후핵연료의 총중성자수와,
상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 상기 사용후핵연료의 총중성자수를 비교하여, 계수한 상기 사용후핵연료의 총중성자수를 교정하는 것을 특징으로 하는 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법.
The method of claim 3,
The total neutron count step (S200)
When both the passive neutron counter composed of the He-3 detector and the passive neutron counter composed of the fission detector are used,
The total number of neutrons of the spent nuclear fuel counted using a passive neutron counter composed of the He-3 detector,
Wherein the total number of neutrons of the spent fuel is calibrated by comparing the total number of neutrons of the spent nuclear fuel by using the passive neutron counter composed of the fission detector, Method of measuring plutonium in a TRU ingot.
파이로공정의 전해환원 공정을 통해 분리된 U/TRU 잉곳의 사용후핵연료에 포함되어 있는 플루토늄의 질량을 측정하는 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 시스템에 있어서,
상기 사용후핵연료를 입력변수로 하여 ORIGEN 전산 코드를 실행함으로써, 상기 사용후핵연료의 모든 연소도에 적용하여 플루토늄의 질량을 측정할 수 있는 피팅(fitting) 함수를 산출하는 함수 산출부(10);
피동형 중성자계수기를 이용하여, 상기 사용후핵연료에서 방출되는 총중성자를 계수하는 중성자 계수부(20); 및
기설정된 상기 사용후핵연료의 Cm비율(Pu(플루토늄)/Cm(퀴륨)비율)과, 상기 중성자 계수부(20)에서 계수한 상기 총중성자 계수값을 상기 함수 산출부(10)에서 산출한 상기 피팅 함수의 변수로 이용하여, 상기 사용후핵연료에서의 플루토늄의 질량을 측정하는 제어부(100);
를 포함하여 구성되며,
상기 피팅 함수는 하기의 수식으로 나타내는 것을 특징으로 하는 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 시스템.
Figure 112014047160120-pat00007

(여기서, Pu는 플루토늄의 질량,
CR은 사용후핵연료의 총중성자 계수값,
R은 Cm비율,
c1은 제 1 상수이며, c1의 범위는 ~ 9.0E + 6,
c2는 제 2 상수이며, c2의 범위는 ~ -9.0E - 1,
c3은 제 3 상수이며, c3의 범위는 ~ 1.0E - 4,
c4는 제 4 상수이며, c4의 범위는 ~ 9.0E - 10 임.)
In a plutonium measuring system in a U / TRU ingot, which is a pyrogenic product that measures the mass of plutonium contained in spent fuel of a U / TRU ingot separated through an electrolytic reduction process of a pyrogenic process,
A function calculating unit (10) for calculating a fitting function capable of measuring the mass of plutonium by applying an ORIGEN computer code using the spent fuel as an input variable to all combustion degrees of the spent fuel;
A neutron counting unit 20 for counting the total neutrons emitted from the spent nuclear fuel using a passive neutron counter; And
(Plutonium) / Cm (cerium) ratio) of the spent fuel, and the total neutron count value counted by the neutron counting unit 20 are calculated by the function calculating unit 10, A control unit (100) for measuring the mass of plutonium in the spent nuclear fuel by using as a parameter of a fitting function;
And,
Wherein the fitting function is represented by the following equation: < EMI ID = 1.0 >
Figure 112014047160120-pat00007

(Where Pu is the mass of the plutonium,
CR is the total neutron count value of spent fuel,
R is the Cm ratio,
c1 is a first constant, the range of c1 is ~ 9.0E + 6,
c2 is a second constant, the range of c2 is -9.0E-1,
c3 is a third constant, the range of c3 is ~ 1.0E - 4,
c4 is a fourth constant, and the range of c4 is ~ 9.0E-10.)
삭제delete 제 5항에 있어서,
상기 중성자 계수부(20)는
He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기 및 핵분열함(fission chamber) 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기 중 선택되는 적어도 어느 하나를 이용하여, MCNPX(Monte Carlo N-Patricle Extended) 코드 시뮬레이션을 적용하여 상기 사용후핵연료의 총중성자수를 계수하는 것을 특징으로 하는 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 시스템.
6. The method of claim 5,
The neutron counting section 20
A Monte Carlo N-Patricated Extended (MCNPX) code simulation is performed using at least one selected from a passive neutron counter composed of a passive neutron counter composed of a He-3 detector and a passive neutron counter composed of a fission chamber detector, Wherein the total number of neutrons in the U / TRU ingot is measured.
제 7항에 있어서,
상기 중성자 계수부(20)는
상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기 및 상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기가 모두 이용될 경우,
상기 He-3 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 상기 사용후핵연료의 총중성자수와,
상기 핵분열함 검출기로 구성된 피동형 중성자계수기를 이용하여 계수한 상기 사용후핵연료의 총중성자수를 비교하여, 계수한 상기 사용후핵연료의 총중성자수를 교정하는 것을 특징으로 하는 파이로공정 생성물인 U/TRU 잉곳에서의 플루토늄 측정 시스템.
8. The method of claim 7,
The neutron counting section 20
When both the passive neutron counter composed of the He-3 detector and the passive neutron counter composed of the fission detector are used,
The total number of neutrons of the spent nuclear fuel counted using a passive neutron counter composed of the He-3 detector,
Wherein the total number of neutrons of the spent fuel is calibrated by comparing the total number of neutrons of the spent nuclear fuel by using a passive neutron counter composed of the fission detector, TRU In situ plutonium measurement system.
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