KR20150017686A - 조사핵연료의 지오메트리 변화를 분석하는 방법 - Google Patents

조사핵연료의 지오메트리 변화를 분석하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150017686A
KR20150017686A KR1020140101898A KR20140101898A KR20150017686A KR 20150017686 A KR20150017686 A KR 20150017686A KR 1020140101898 A KR1020140101898 A KR 1020140101898A KR 20140101898 A KR20140101898 A KR 20140101898A KR 20150017686 A KR20150017686 A KR 20150017686A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
geometry
fuel
zone
indicator
change
Prior art date
Application number
KR1020140101898A
Other languages
English (en)
Inventor
로랑 루베
브리지뜨 라크루아
장 노이로
띠에리 마르뗄
Original Assignee
꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
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 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈 filed Critical 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
Publication of KR20150017686A publication Critical patent/KR20150017686A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/06—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring the deformation in a solid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/36—Measuring spectral distribution of X-rays or of nuclear radiation spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/06—Devices or arrangements for monitoring or testing fuel or fuel elements outside the reactor core, e.g. for burn-up, for contamination
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

본 발명의 주내용은 핵 연료의 스택을 포함하는 적어도 하나의 연료 봉을 분석하는 방법으로서, 봉은 연료로 완전히 충전된 패킹 존들 및 연료로 부분적으로 채워진 중간 존들을 포함하고, 방법은, 비이동 (non-migrating) 동위원소와 연관된 카운트 프로파일을 획득하는 단계 (300) 로서, 프로파일이 이 동위원소에 대해 봉을 따라 취해진 분광 측정들로 구성되는, 상기 카운트 프로파일들을 획득하는 단계 (300); 인덱스 (i) 의 중간 존에서의 재료 감소를 정량화하는 것을 가능하게 하는 적어도 하나의 표시자 (K_i) 의 세트를 결정하는 단계 (303) 로서, 상기 표시자는 카운트 프로파일로부터 추론되는, 상기 적어도 하나의 표시자 (K_i) 의 세트를 결정하는 단계 (303); 핵 연료 스택의 초기 지오메트리를 나타내는 적어도 하나의 기준값 (RK) 의 세트에 대해 적어도 하나의 표시자 (K_i) 의 세트를 비교함으로써 지오메트리의 변화를 검출하는 단계 (304) 를 포함한다.

Description

조사핵연료의 지오메트리 변화를 분석하는 방법{METHOD OF ANALYSING THE CHANGES IN GEOMETRY OF AN IRRADIATED FUEL}
본 발명은 조사핵연료 (irradiated fuel) 의 지오메트리 변화를 분석하기 위한 방법에 관한 것이며, 방사능 연료의 분석 분야, 보다 구체적으로 감마선 분광분석법을 이용하는 그 분석 분야에 적용된다.
원자력 발전소에서 사용되는 연료는 사용됨에 따라 경시적으로 변화한다. 이 변화는 분석되고, 그렇게 하기 위해서 연료 엘리먼트들이 제거된 다음 방사선 (radiation) 노출 감소에 적합한 인클로져들, 예를 들어 두꺼운 납 벽들을 이용하는 인클로져들이 장착된 실험실들에서 추정되는 것이 다반사이다. 이들 인클로져들은 고활성 셀들 또는 핫 셀들로 불린다.
분석된 연료는 보통 조사핵연료 봉의 형태를 취한다. 이들을 연구하기 위해 도구들 및 방법들이 수년간 개발되고 있다.
핫 셀들에서 실행된 추정들은 파괴적일 수도 있으며, 그때 봉의 물리적 개입이 요구된다. 이에 따라, 예로써, 연료는 이러한 타입의 추정을 위해 섹션들로 절단될 수도 있다.
대안으로, 비파괴적인 추정들로 알려져 있고 약어 NDE (non-destructive evaluation) 로 나타내지는 추정들이 또한 실행될 수도 있다. 그 경우, 봉의 지오메트리는 변화되지 않은채로 유지된다. 비파괴적인 추정들은, 설명의 나머지 부분에 걸쳐 U-235 로 나타내지는, 우라늄-235 와 같은 연료의 핵분열로부터 초래되는 동위원소에 의해 방출된 방사선을 측정함으로서 실행될 수 있다. 예로써, 그 원리가 방출된 감마 방사선 (광자들) 의 에너지를 측정함으로써 방사능 원소들을 식별하는 것인, 감마선 분광분석법은 봉에 포함된 연료와 직접 연결된 정보에 대해 손상없는 접근을 제공한다.
연구될 동위원소들의 감마 스펙트럼선들의 지식으로, 동위원소에 의해 측정 단계들에서 표면 영역을 얻기 위해서 관심있는 구역마다 측정들을 취하는 것이 가능하다. 조사에 의해 생성되고 감마선 분광분석법에 의해 시인되는 핵분열 생성물들의 분포는 스택의 시작부 및 스택의 말단부와 같은 연료 스택의 피쳐들에 대한 직접적인 접근을 제공하며 조사에 관한 정보를 제공한다. 이 설명에서, "연료 스택"이라는 표현은 잇따라 얼라인 및 배치되는 적어도 2개의 펠릿들의 컬렉션을 나타낸다. 봉은 연료 스택으로 구성되고, 상기 스택 및 하나의 봉단 마개가 클래딩의 각 말단부에 있는 2개의 봉단 마개들 (end plugs) 을 포함하는 클래딩으로 구성된 어셈블리이다.
PWR (pressurized water reactor) 봉들로 불리는, 가압수형 원자로들을 위한 봉들은, 클래딩 내측에 길이 방향으로 잇따라 배치되는 복수의 연료 펠릿들을 포함하는 원통형의 클래딩으로 구성된다. 펠릿들은 원통형 형상이고 1 센티미터 정도의 길이를 갖는다. 펠릿들은 그 말단부들에 챔퍼들 및 캐비티들 (보다 보편적으로는 영어 단어로 "디싱 (dishing)"으로 나타냄) 을 가지며, 이것의 목적들 중 하나는 이들이 변형들을 흡수할 수 있게 하는 것이다.
펠릿들의 특수한 지오메트리는 그 말단부들에서의 재료의 감소로 이어진다. 그 결과, 이 존들 주위의 핵분열 생성물들에 대한 감마 카운트 레이트들 (count rates) 이 보다 낮아진다. 이로써, 카운트 레이트에서의 이러한 변화가 펠릿들을 서로 구별하는 것을 가능하게 한다.
감마 스펙트럼을 분석하기 위해서 다채널 분석기들이 보통 채용된다. 이들 분석기들은 출력 데이터로서 여러 채널들로 구성되는 히스토그램들을 제공한다. 하나의 히스토그램 채널 (j) 은 예를 들어 하나의 에너지 밴드 (Bj) 에 상응한다. 감마 광자들과 관련하여 측정되는 정량들은 그 에너지 레벨에 따른 채널에 의해 분류된다. 스펙트럼을 나타내는 채널들 (j) 의 세트가 히스토그램을 구성한다.
채널 (j) 에 대해 측정된 정량은, 카운트들로도 알려져 있는, 주어진 시간 내에 측정된 이벤트들의 수에 상응한다. 각 채널에 대해, 측정된 카운트들은 합산되어서, 상기 채널들과 연관된 값을 결정하는 것을 가능하게 한다. 카운트들은, 측정되어야 하는 입자들과 사용되는 센서, 예를 들어 게르마늄 결정 사이의 상호작용들을 나타내는 측정들에 상응한다. 다른 말로, 입자가 센서에 의해 검출되는 경우, 카운트가 카운팅된다. 히스토그램은 보통 가로축에 따른 에너지 레벨과, 세로축 상의 카운트들의 수 (이 경우 "카운트"를 제공) 또는 초당 카운트들의 수 (이 경우 카운트 레이트를 제공) 로 나타내진다.
감마선 분광분석법을 이용한 조사핵연료 봉들의 비파괴적인 검사 NDE 는 특히 2개의 인접하는 펠릿들을 분리하는 존들을 위치시키는 것을 가능하게 하며, 이 존들은 설명의 나머지 부분에서 펠릿간 (inter-pellet) 존들로 불린다.
특히 원자로에서 일어나는 현상을 더욱 이해하기 위해서, 원자로에서의 그 사이클 동안 이루어진 연료 스택들 및 펠릿들의 지오메트리의 변화에 대해 알 필요가 있다. 이 지식의 습득 목적은 특히 이들 연료들, 펠릿들 및 봉들의 제작 방법을 향상시키고, 원자로를 보다 잘 제어하거나 또는 심지어 사고들을 관리하는 것이다.
본 발명의 목적들 중 하나는 종래 기술의 이러한 불만족스러움들을 해결하고 이들을 개선하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 주내용은 핵 연료의 스택을 포함하는 적어도 하나의 연료 봉을 분석하는 방법으로서, 봉은 연료로 완전히 충전된 패킹 존들 및 연료로 부분적으로 채워진 중간 존들을 포함하고, 방법은:
- 비이동 (non-migrating) 동위원소와 연관된 카운트 프로파일을 획득하는 단계로서, 프로파일이 이 동위원소에 대해 봉을 따라 취해진 분광 측정들로 구성되는, 상기 카운트 프로파일들을 획득하는 단계;
- 인덱스 (i) 의 중간 존에서의 재료 감소를 정량화하는 것을 가능하게 하는 적어도 하나의 표시자 (K_i) 의 세트를 결정하는 단계로서, 상기 표시자는 카운트 프로파일로부터 추론되는, 상기 적어도 하나의 표시자 (K_i) 의 세트를 결정하는 단계;
- 핵 연료 스택의 초기 지오메트리를 나타내는 적어도 하나의 기준값 (RK) 의 세트에 대해 적어도 하나의 표시자 (K_i) 의 세트를 비교함으로써 지오메트리의 변화를 검출하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 분석 방법은 카운트 프로파일을 분석함으로써 중간 존들의 위치를 추정하는 단계를 포함한다.
지오메트리의 변화는 예를 들어 적어도 하나의 중간 존에 대해 검출 단계에서 검출되고 표시자들 (K_i) 의 통계학적 분석에 의해 추론되며, 지오메트리의 변화는 적어도 하나의 값 (K_i) 이 지오메트리의 변화가 없는 것으로 예상될 수 있는 이론적 측정 스프레드와 상충하는 경우 플래깅 (flagging) 된다.
지오메트리의 변화는 예를 들어 적어도 하나의 중간 존에 대해 K_i 를 미리정의된 기준값 (RK) 과 비교함으로써 검출되고, 지오메트리의 변화는 K_i 와 RK 사이의 비가 사전 선택된 비교 임계값 (k1) 을 초과하거나 또는 다른 사전 선택된 비교 임계값 (k2) 아래에 놓이는 경우 검출된다.
기준값 (RK) 은 예를 들어 동일한 타입의 복수의 봉들에 대해 실험적으로 관측된 K_i 값들의 평균으로서 통계학적으로 결정된다.
대안으로, 기준값 (RK) 은 예를 들어 주어진 펠릿 지오메트리에 대한 이론적 산출에 의해 결정된다.
봉은 예를 들어 복수의 펠릿들로 구성된 PWR 타입의 봉 또는 봉의 섹션에 상응하고, 중간 존은 펠릿간 존에 상응한다.
카운트 프로파일을 결정하기 위해서 Ru-106 타입의 비이동 동위원소가 사용될 수도 있다.
본 발명의 다른 주내용은, 상술된 방법을 구현하는 프로세싱 유닛 및 감마선 분광 디바이스를 포함하는 적어도 하나의 핵 연료 봉을 분석하기 위한 시스템이다.
본 발명의 또 다른 주내용은, 상술된 방법을 실행하기 위한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램이며, 그 때 프로그램이 프로세서에 의해 실행된다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 제공되며, 비한정적인 예시로써 이어지는 설명을 통해 명백하게 될 것이다.
- 도 1 은 봉 내의 펠릿간 존들이 위치될 수 있게 하는 방법의 일례를 제공한다.
- 도 2 는 복수의 펠릿들로 구성된 연료 스택에 대한 감마선 분광분석법에 의해 측정된 Cs-137 카운트를 도시한다.
- 도 3 은 조사핵연료의 지오메트리 변화를 분석하는 방법을 간단한 방식으로 나타낸다.
도 1 은 펠릿간 존들이 PWR 봉 또는 봉 섹션에 위치될 수 있게 하는 간단한 예를 제공한다.
감마선 분광분석법에 의해 획득되는 측정들은 전체 스펙트럼이 각 측정 단계에 대해 얻어질 수 있게 한다. 연구된 봉은 사용되는 측정 디바이스에 대해 횡으로 움직일 수 있어서, 상기 디바이스는 전체 연료 스택을 측정할 수 있다. 반대도 또한 가능하다. 이때 움직이는 것은 디바이스이다. 이 디바이스는 보통 1 밀리미터 정도의 사이즈를 갖는 측정 윈도우를 사용하며, 그 측정 윈도우를 통해 광자들의 감마 방사선이 측정된다. 각 측정 포인트에 대해, 관심있는 구역마다 명확하게 정의된 표면들이 예를 들어 15개 정도의 동위원소들에 대해 산출되며, 이것은 모든 에너지들을 위한 전체 카운트이다. 그것은 카운트 레이트들의 분포들을 동위원소에 의해 플로팅하는 것을 가능하게 한다. 또한, 연료 스택에 따른 전체 카운트의 분포를 플로팅하는 것도 가능하다. 이들 분포들은 설명의 나머지에서 "카운트 프로파일들"로 불린다.
이후, 펠릿간 존들을 위치시키기 위해서 연속적인 단계들이 실행될 수 있다. 그것은 특히 연소 동안 (즉, 원자로에서의 그 사이클 동안) 펠릿들의 형상 변화를 카운트하고 연구하는 것을 가능하게 한다.
제 1 단계 (100) 는 주어진 동위원소와 연관된 카운트 프로파일을 선택한다. 이 프로파일은 활용가능할 필요가 있으며, 즉, 통계적인 측면에서 양호한 특징들을 표시하는 분포에 상응할 필요가 있다.
제 2 단계 (101) 는 프로세싱되고 있는 스택의 말단부 존을 제거하는 것을 목적으로 한다.
제 3 단계 (102) 는 연료 셀과 얼라인되고 밀리미터 단위로 표현되는 축 범위 (DX) 의 선택에 상응한다. 카운트 레이트들의 이동 평균 (rolling mean) 은 이 축 범위에 걸쳐 산출된다. 예로써, DX = 5 mm 이다.
제 4 단계 (103) 는 검출 임계값 (DY) 의 선택에 상응한다. 이 임계값은 펠릿 존들이 구별되는 것을 허용한다. 포인트 x 에서의 카운트가 이 포인트에 대해 산출된 이동 평균과 DY 퍼센트 초과분만큼 상이하다면, 그 포인트는 펠릿간 존에 속하는 것으로 간주된다. 예로써, DY = 5% 이다.
제 5 단계 (104) 는 구해진 펠릿들의 위치, 즉 그들 각각에 대한 시작부 거리 및 말단부 거리를 획득한다.
제 6 단계 (105) 는, 펠릿간 존의 각 측부에 위치된 프레그먼트들의 길이들이 예상된 길이보다 상당히 더 짧거나 또는 더 긴 경우라도 (그리고 그 반대의 경우라도), 동일한 펠릿에 속하는 것으로 간주되지 않았을 2개의 존들을 수동으로 함께 조인하기 위해서 옵션으로 실행될 수 있다.
도 2 는 복수의 PWR 펠릿들로 구성된 연료 스택에 대해 감마선 분광분석법에 의해 측정된 Cs-137 카운트 곡선을 도시한다. 가로축은 밀리미터 단위의 거리, 즉 여러 측정 포인트들의 위치를 나타낸다. 측정된 카운트들의 정규화 수 (최대 카운트들에 대한 카운트들) 는 세로축에 제공된다.
이미 언급된 바와 같이, 감마선 분광분석법을 이용한 핵분열 생성물의 방사선 관측은 연료 스택의 특징들에 대한 직접적인 접근을 제공한다. 이 예에서, Cs-137 의 방사선이 관측되었고, 이 관측은 스택의 시작부 (200) 와 스택의 말단부 (201) 를 위치시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 이 예에서, PWR 봉들에 포함된 펠릿들의 특정 지오메트리는 그 말단부들에서의 재료 감소들로 이어진다. 이로써, 핵분열 생성물들에 대한 감마 카운트 레이트는 펠릿간 존들에서 더 낮으며, 이것은 펠릿들의 서로에 대한 위치를 구별하는 것을 가능하게 한다. 측정된 곡선의 구역 (202) 이 확대되었다 (210). 이 구역은 3개의 펠릿들 (203, 204, 205) 의 길이에 상응한다. 측정된 카운트 레이트 곡선은 패킹된 펠릿들 부분들에 상응하는 3개의 플래토들 (plateaus) (206, 207, 208) 을 도시한다. 또한, 2개의 딥들 (209, 220) 이 보이며 펠릿간 존들에 상응한다. 이로써, 얻어진 곡선을 분석함으로써, 연료 스택의 지오메트리 및 적절한 경우 이들을 구성하는 펠릿들의 지오메트리를 연구하는 것이 가능하다. 이후, 펠릿들을 카운트하고, 봉들의 제작을 체크하고, 조사 이후의 봉의 신장을 모니터링하는 것이 가능하다. 이를 위해 도 1 에 나타낸 방법이 사용될 수 있다.
도 3 은 조사핵연료의 지오메트리 변화를 분석하는 방법을 간단한 방식으로 나타낸다.
첫 순간에서의 제 1 단계 (300) 는, 미리 선택된 측정 단계를 이용하여 여러 펠릿들을 포함하는 연료 봉 또는 연료 스택을 따라 감마 스펙트럼 측정들을 취한다. 이들 측정들의 결과는 감마 스펙트럼들의 컬렉션에 상응하며, 하나의 스펙트럼이 각 측정 단계에 대해 얻어진다. 카운트 프로파일로서 또한 지칭되는 제 1 측정 프로파일은 감마 스펙트럼들로부터 추출된다. 이 프로파일은 비이동 동위원소에 대해 결정된다.
비이동 동위원소는, 연료가 노출된 온도와 무관하게, 핵분열시에 생성된 곳에 잔존하는 동위원소이다. 루테늄-106 (Ru-106) 이 비이동 동위원소로서 사용될 수 있지만, Zr-95, Eu-154 또는 Rh-103 과 같은 다른 비이동 동위원소들도 또한 그것을 위해 사용될 수도 있다.
이후, 일 세트의 단계들 (301) 이 연료 스택의 지오메트리 변화가 있는지의 여부를 결정하기 위해서 실행된다.
단계 (302) 는 중간 존들을 위치시켜 이들을 패킹 존들과 차별화하기 위해서 실행된다. 봉의 존은 재료로 완전히 가득찬 경우 패킹된 것이라 말하고, 중간 존 (i) 은 재료로 완전히 패킹되지 않은 봉의 존이다. 따라서, 중간 존은 펠릿간 존에 상응하거나 또는 대안으로 연료 봉의 말단부에 상응하는 존에 상응한다.
설명의 나머지 부분에서, 관심의 대상이 되는 것은 펠릿간 존들이지만, 본 발명은 다른 중간 존들에 적용될 수도 있다.
예로써, PWR 봉의 2개의 펠릿들 간의 중간 존은 0.90 의 RK 값에 상응하는 패킹 존보다 10 퍼센트 정도 적은 재료를 포함한다. 이러한 존도 또한 펠릿간 존이라 불린다. 설명의 나머지 부분에서는, 관심의 대상이 되는 것이 펠릿간 존들이지만, 본 발명은 봉의 각 말단부에서 찾아지는 존들과 같은 다른 중간 존들에 적용될 수도 있다.
중간 존들을 정밀하게 위치시키기 위해서, 기준 측정 시간에 봉에 대해 결정되는 비이동 동위원소에 대한 카운트 프로파일을 이용할 수도 있다. 비이동 동위원소 방사선 측정들의 분석은, 패킹 존과 중간 존 사이에서의 감마 방사선의 방출 차이를 나타내는 기준 값을 얻는 것을 가능하게 한다. 일 실시형태에서, 이러한 분석을 수행하기 위해서 도 1 의 도움으로 상술된 방법을 사용할 수 있다.
대안으로, 중간 존들은 연소에 앞서 스택의 지오메트리를 제공하는 도면을 사용함으로써 위치될 수도 있다.
단계 (303) 는 이전 단계 (302) 에 위치된 중간 존들에서의 재료 감소를 정량화하는 것을 가능하게 하는 표시자 (K_i) 의 결정을 목적으로 한다. 이 표시자는 이 존에 대해서 내삽된 값 (T_i) 과 중간 존에서의 비이동 동위원소에 대한 측정 프로파일로부터의 값 사이의 비교에 상응한다.
내삽된 값 (T_i) 은, 중간 존이 재료로 패킹되었다면 그 중간 존에 대해 측정될 수 있었을 값에 상응한다. 다음 단계들에 대해서는, 인덱스 (i) 의 각 펠릿간 존에 대해 결정된 K_i 값들의 세트를 사용하거나 또는 이들 값들 중 적어도 하나의 서브세트를 사용하는 것이 가능하다.
다음, 단계 (304) 는 봉의 지오메트리 변화를 검출하는 것을 목적으로 한다. 그것을 위해 기준값 (RK) 이 결정될 수 있다.
기준값 (RK) 은 동일한 타입의 복수의 봉들에 걸쳐 실험적으로 관측된 K_i 값들의 평균에 의해 통계학적으로 결정될 수 있다.
대안으로, 기준값 (RK) 은 펠릿의 주어진 지오메트리를 이론적으로 산출함으로써 결정될 수 있으며, 이것은 감마선 분광분석법을 수행하기 위해 사용되는 측정 장비의 구성 및 종류에 따라 재보정된다.
RK 의 값은 예를 들어 0.9 이다.
모든 경우에, K_i 와 이 결정된 값 RK 사이의 편차는 지오메트리 변화의 사인이다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 지오메트리의 변화를 검출하기 위해서 상수들 k1 및 k2 (k1　<　k2) 가 사용될 수 있으며, 지오메트리 변화의 검출은 다음과 같이 행해진다.
k1×RK ≤ K_i ≤k2×RK (예를 들어, k1 = 0.95 및 k2 = 1.05) 이면, 지오메트리에는 상당한 변화가 없다.
K_i < k1×RK 또는 K_i > k2 이면, 지오메트리의 변화가 검출된다.
이로써, 이 예에서는, K_i 의 값이 기준값 (RK) 의 85% 와 90% 사이에 포함되는 것을 보장하기 위해서 체크가 실행된다.
그러한 경우가 아니라면, 지오메트리의 변화는 인덱스 (i) 의 펠릿간 존에서 검출된다.
여전히 이 예에서, K_i 이 기준값 (RK) 의 105% 를 초과한다면, 충전 또는 심지어 팽윤에 의한 지오메트리의 변화가 존재한다. 만일, 반대로, K_i 이 기준값 (RK) 의 95% 미만이라면, 고려되는 펠릿간 존의 과도한 디싱에 의한 지오메트리의 변화가 존재한다.
따라서, 보다 일반적으로, RK 과 K_i 의 비교는 팽윤, 충전 또는 과도한 디싱에 상응하는 지오메트리 변화의 검출을 가능하게 한다.
당업자는 K_i 의 값들이 기준값에 대해 비교될 수 있게 하는 다른 표시자들의 사용을 선택할 수 있다.
이 비교는 또한 적절한 경우 예를 들어 펠릿의 팽윤 또는 펠릿간 존의 충전, 또는 심지어 그것의 과도한 디싱에 의해 야기되는 연료의 변형들을 검출 및 정량화하는 것을 가능하게 한다.

Claims (10)

  1. 핵 연료의 스택을 포함하는 적어도 하나의 연료 봉을 분석하는 방법으로서,
    상기 연료 봉은 연료로 완전히 충전된 패킹 존들 및 연료로 부분적으로 채워진 중간 존들을 포함하고,
    상기 방법은,
    - 비이동 (non-migrating) 동위원소와 연관된 카운트 프로파일을 획득하는 단계 (300) 로서, 프로파일이 이 동위원소에 대해 상기 연료 봉을 따라 취해진 분광 측정들로 구성되는, 상기 카운트 프로파일들을 획득하는 단계 (300);
    - 인덱스 (i) 의 중간 존에서의 재료 감소를 정량화하는 것을 가능하게 하는 적어도 하나의 표시자 (K_i) 의 세트를 결정하는 단계 (303) 로서, 상기 표시자는 상기 카운트 프로파일로부터 추론되는, 상기 적어도 하나의 표시자 (K_i) 의 세트를 결정하는 단계 (303);
    - 상기 핵 연료의 스택의 초기 지오메트리를 나타내는 적어도 하나의 기준값 (RK) 의 세트에 대해 상기 적어도 하나의 표시자 (K_i) 의 세트를 비교함으로써 지오메트리의 변화를 검출하는 단계 (304) 를 포함하는, 적어도 하나의 연료 봉을 분석하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 카운트 프로파일을 분석함으로써 상기 중간 존들의 위치를 추정하는 단계 (302) 를 포함하는, 적어도 하나의 연료 봉을 분석하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지오메트리의 변화는 적어도 하나의 중간 존에 대해 단계 (304) 에서 검출되고 상기 표시자들 (K_i) 의 통계학적 분석에 의해 추론되며, 지오메트리의 변화는 적어도 하나의 값 (K_i) 이 지오메트리의 변화가 없는 것으로 예상될 수 있는 이론적 측정 스프레드와 상충하는 경우 플래깅 (flagging) 되는, 적어도 하나의 연료 봉을 분석하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지오메트리의 변화는 적어도 하나의 중간 존에 대해 단계 (304) 에서 K_i 를 미리정의된 기준값 (RK) 과 비교함으로써 검출되고, 지오메트리의 변화는 K_i 와 RK 사이의 비가 사전 선택된 비교 임계값 (k1) 을 초과하거나 또는 다른 사전 선택된 비교 임계값 (k2) 아래에 놓이는 경우 검출되는, 적어도 하나의 연료 봉을 분석하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기준값 (RK) 은 동일한 타입의 복수의 봉들에 대해 실험적으로 관측된 상기 K_i 값들의 평균에 의해 통계학적으로 결정되는, 적어도 하나의 연료 봉을 분석하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 기준값 (RK) 은 주어진 펠릿 지오메트리에 대한 이론적 산출에 의해 결정되는, 적어도 하나의 연료 봉을 분석하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 봉은 복수의 펠릿들로 구성된 PWR (pressurized water reactor) 타입의 봉 또는 봉의 섹션이고, 상기 중간 존은 펠릿간 (inter-pellet) 존에 상응하는, 적어도 하나의 연료 봉을 분석하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카운트 프로파일을 결정하기 위해서 Ru-106 타입의 비이동 동위원소가 사용되는, 적어도 하나의 연료 봉을 분석하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 구현하는 프로세싱 유닛 및 감마선 분광 디바이스를 포함하는, 적어도 하나의 핵 연료 봉을 분석하기 위한 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하기 위한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로서,
    그 때 상기 컴퓨터 프로그램이 프로세서에 의해 실행되는, 컴퓨터 프로그램.
KR1020140101898A 2013-08-07 2014-08-07 조사핵연료의 지오메트리 변화를 분석하는 방법 KR20150017686A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1357868A FR3009627B1 (fr) 2013-08-07 2013-08-07 Methode d'analyse des changements de geometrie d'un combustible irradie
FR1357868 2013-08-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150017686A true KR20150017686A (ko) 2015-02-17

Family

ID=49780043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140101898A KR20150017686A (ko) 2013-08-07 2014-08-07 조사핵연료의 지오메트리 변화를 분석하는 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9733074B2 (ko)
EP (1) EP2835804B1 (ko)
JP (1) JP2015034821A (ko)
KR (1) KR20150017686A (ko)
CN (1) CN104347128A (ko)
FR (1) FR3009627B1 (ko)
RU (1) RU2014132560A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111580149B (zh) * 2020-05-19 2022-02-08 中国人民解放军国防科技大学 一种燃料组件能谱成像方法及装置
RU2738751C1 (ru) * 2020-07-01 2020-12-16 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Сосны" Способ ультразвукового контроля параметров формоизменения тепловыделяющих сборок ядерных реакторов

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4229654A (en) * 1978-08-07 1980-10-21 General Electric Company Determining fissile content of nuclear fuel elements
AU2002361919A1 (en) * 2002-12-24 2004-07-22 Belgonucleaire S.A. Method and apparatus for carrying out a mox fuel rod quality control
US7132651B2 (en) * 2004-04-23 2006-11-07 Framatome Anp, Inc. In-situ BWR and PWR CRUD flake analysis method and tool
CN101727996B (zh) * 2008-10-31 2012-06-27 中国核动力研究设计院 压水堆核电站辐照后燃料组件变形检测方法及其实现装置
FR2945373B1 (fr) * 2009-05-05 2014-06-06 Realisations Nucleaires Sa D Et Dispositif et appareil pour la mesure du profil d'enrichissement d'un crayon de combustible nucleaire
JP2012185108A (ja) * 2011-03-08 2012-09-27 Nuclear Fuel Ind Ltd 原子燃料棒の内部検査方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2835804A1 (fr) 2015-02-11
FR3009627B1 (fr) 2015-09-25
FR3009627A1 (fr) 2015-02-13
EP2835804B1 (fr) 2017-06-28
US9733074B2 (en) 2017-08-15
US20150041670A1 (en) 2015-02-12
JP2015034821A (ja) 2015-02-19
CN104347128A (zh) 2015-02-11
RU2014132560A (ru) 2016-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Immè et al. Nuclear track detector characterization for alpha-particle spectroscopy
CN111751866B (zh) 基于中子符合计数的溶液系统钚浓度估算方法及监测系统
Kaplan et al. Determination of spent nuclear fuel assembly multiplication with the differential die-away self-interrogation instrument
KR20150017686A (ko) 조사핵연료의 지오메트리 변화를 분석하는 방법
JP2014228362A (ja) 核燃料の未臨界度測定監視システム及び方法
US11828887B2 (en) Radioactivity measurement method and radioactivity measurement system
KR101440273B1 (ko) 파이로공정 생성물인 ｕ/ｔｒｕ 잉곳에서의 플루토늄 측정 방법 및 이를 이용한 시스템
Nazemi et al. Obtaining optimum exposure conditions for digital X-ray radiography of fresh nuclear fuel rods
CN115575435A (zh) 一种气态流出物中放射性碘的分析方法
KR20150017685A (ko) 조사핵연료에 대한 온도의 영향을 분석하는 방법
RU2603017C1 (ru) Установка для контроля характеристик топливного столба кольцевого тепловыделяющего элемента
JP6577308B2 (ja) 核燃料含有物の測定装置及びその測定方法
Holcombe et al. Determination of the rod-wise fission gas release fraction in a complete fuel assembly using non-destructive gamma emission tomography
US20160358679A1 (en) Systems and methods for determining an amount of fissile material in a reactor
JP6925842B2 (ja) 放射能測定装置及び放射能測定方法
White et al. Applications of x-ray fluorescence and fission product correlations for nuclear forensics
JP2012112862A (ja) 燃料集合体の燃焼度分布測定方法および燃焼度分布測定装置
Sardet et al. Experimental studies of prompt fission neutron energy spectra
Dietler et al. Characterization and qualification of a measurement station for neutron assay of burnt fuel
KR101406881B1 (ko) 사용후핵연료의 핵연료봉별 축방향 감마선량 및 연소도 분포 측정 방법 및 이를 이용한 시스템
Brankov et al. Characterization of the relocated and dispersed fuel in the Halden reactor project LOCA tests based on gamma scan data
Ahmad et al. Method of software validation for 137Cs and 226Ra activity measurements in environmental samples using gamma spectrometry system
Qin et al. On-line detection of key radionuclides for fuel-rod failure in a pressurized water reactor
Ivarsson Biebel et al. Calibration of Coincidence Gamma Spectrometry Detector GeCo
US20190331804A1 (en) Radioactivity measurement method and radioactivity measurement system using data expansion

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination