JP2017173003A - Fuel debris measurement system and fuel debris measurement method - Google Patents

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Abstract

【課題】容器内に収容された燃料デブリの平均燃焼度を、より高い精度で当該容器の外側から測定可能なシステム及び方法を提供する。【解決手段】燃料デブリ測定システム1は、略筒状をなして内部に燃料デブリを収容する金属製の容器5と、容器5の径方向外側に配置されて燃料デブリから放出されて当該容器5を透過したガンマ線を検出可能なガンマ線検出器21〜24と、収容領域のうち当該軸心Aを中心とする円形をなしている所定の部分からのガンマ線を対応するガンマ線検出器に入射させる遮蔽体31〜34とを備える。容器5が軸心Aを中心に所定の角速度で相対回転している間にガンマ線検出器により検出された収容領域全体からのガンマ線の数と所定の部分51〜54からのガンマ線の数とをそれぞれ計数し、当該所定の部分51〜54からのガンマ線の数に重み付けを行って、容器5内に収容されている燃料デブリの平均燃焼度を算出する。【選択図】図2A system and method for measuring the average burnup of fuel debris contained in a container from the outside of the container with higher accuracy. A fuel debris measurement system (1) has a substantially cylindrical shape and a metal container (5) that contains fuel debris therein, and is disposed radially outside the container (5) and discharged from the fuel debris. Gamma ray detectors 21 to 24 that can detect gamma rays that have passed through the light source, and a shielding body that causes gamma rays from a predetermined portion having a circular shape centered on the axis A to enter the corresponding gamma ray detectors in the accommodation region. 31-34. The number of gamma rays from the entire storage area and the number of gamma rays from the predetermined portions 51 to 54 detected by the gamma ray detector while the container 5 is relatively rotating around the axis A at a predetermined angular velocity, respectively. Counting and weighting the number of gamma rays from the predetermined portions 51 to 54, the average burnup of the fuel debris contained in the container 5 is calculated. [Selection] Figure 2

Description

本発明の実施形態は、容器内に収容された燃料デブリの平均燃焼度を測定するシステム及び方法に関する。   Embodiments of the present invention relate to a system and method for measuring the average burnup of fuel debris contained in a container.

原子力発電所において冷却材喪失事故等が生じて炉心溶融に至った場合、炉心にある核燃料が、被覆管や炉内構造物等と共に溶融して冷えて固まったもの、いわゆる燃料デブリが生じる。このような燃料デブリは、通常、原子力圧力容器等から取り出され、金属製の容器内に収容される。当該容器は、燃料デブリを構成する核燃料が臨界とならないように、その形状及び寸法が定められている。当該容器は、一般的に、細長い円筒状をなしている。   When an accident such as loss of coolant occurs in a nuclear power plant and the core is melted, the nuclear fuel in the core is melted and solidified together with the cladding tube and the internal structure of the reactor, so-called fuel debris. Such fuel debris is usually taken out from a nuclear pressure vessel or the like and stored in a metal vessel. The shape and size of the container are determined so that the nuclear fuel constituting the fuel debris does not become critical. The container generally has an elongated cylindrical shape.

燃料デブリは、通常、上述した容器内に収容された状態で、移送、保管、処分されており、加えて、核燃料物質(放射性物質)の残存量を管理することが求められている。容器内に収容された燃料デブリに含まれる核燃料物質の残存量を評価する技術には、当該容器の径方向外側に放射線検出器を配置し、当該容器を、当該放射線検出器に対して一定の角速度で相対的に回転させながら、燃料デブリからの放射線を当該放射線検出器により検出するものが提案されている。   Fuel debris is usually transported, stored and disposed in a state of being accommodated in the container described above, and in addition, it is required to manage the remaining amount of nuclear fuel material (radioactive material). In the technique for evaluating the remaining amount of nuclear fuel material contained in the fuel debris contained in the container, a radiation detector is arranged on the outer side in the radial direction of the container, and the container is fixed to the radiation detector. A device has been proposed in which radiation from fuel debris is detected by the radiation detector while rotating relatively at an angular velocity.

特開2015−227817号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-227817

燃料デブリは、炉内構造物等を構成する金属と核燃料物質が溶け合った状態で固化している。燃料デブリを原子炉から取り出す際に、マニピュレータ等により燃料デブリを細かく解体し、上述した容器に収容することは困難である。   The fuel debris is solidified in a state where the metal constituting the reactor internals and the nuclear fuel material are melted together. When the fuel debris is taken out from the nuclear reactor, it is difficult to disassemble the fuel debris finely with a manipulator or the like and store it in the container described above.

原子炉から取り出した燃料デブリを細かく解体することなく容器内に収容した場合、燃料デブリやこれに含まれる核燃料物質が、当該容器内において不均一に分布することが考えられる。例えば、容器の軸心に垂直な横断面において、燃料デブリが収容される領域のうち軸心の近傍と、その径方向外側(すなわち周壁の近傍)で、核燃料物質が不均一に存在する場合がある。   When the fuel debris taken out from the nuclear reactor is accommodated in the container without being disassembled finely, it is conceivable that the fuel debris and the nuclear fuel material contained therein are unevenly distributed in the container. For example, in the cross section perpendicular to the axial center of the container, there may be a case where nuclear fuel material is non-uniformly present in the vicinity of the axial center in the region where the fuel debris is accommodated and on the radially outer side (that is, in the vicinity of the peripheral wall). is there.

このような場合において、燃料デブリが収容された容器をその軸心を中心に回転させながら、燃料デブリから放出されるガンマ線を、当該容器の径方向外側にあるガンマ線検出器により検出する場合、軸心の近傍にある核燃料物質から放出されたガンマ線のうち一部は、その径方向外側にある核燃料物質により吸収されてしまい、当該ガンマ線検出器に到達できないことがある。   In such a case, when a gamma ray emitted from the fuel debris is detected by a gamma ray detector located radially outside the container while rotating the container containing the fuel debris around its axis, Some of the gamma rays emitted from the nuclear fuel material in the vicinity of the heart may be absorbed by the nuclear fuel material located radially outside, and may not reach the gamma ray detector.

したがって、容器の径方向外側にあるガンマ線検出器に入射するガンマ線の計数に基いて、容器内の燃料デブリの燃焼度を測定する場合、軸心近傍の核燃料物質から放出されたガンマ線が、その径方向外側にある核燃料物質に吸収される、いわゆる自己吸収の影響を極力排除する必要がある。   Therefore, when measuring the burnup of fuel debris in the vessel based on the gamma ray count incident on the gamma ray detector located radially outside the vessel, the gamma rays emitted from the nuclear fuel material near the axis are It is necessary to eliminate as much as possible the so-called self-absorption effect absorbed by the nuclear fuel material outside the direction.

本発明の実施形態は、上記事情に鑑みてなされたものであって、容器内に収容された燃料デブリの平均燃焼度を、より高い精度で当該容器の外側から測定可能なシステム及び方法を提供することを目的とする。   Embodiments of the present invention have been made in view of the above circumstances, and provide a system and method capable of measuring the average burnup of fuel debris contained in a container from the outside of the container with higher accuracy. The purpose is to do.

上述の目的を達成するため、本発明の実施形態の燃料デブリ測定システムは、略筒状をなしており、内部に燃料デブリを収容する金属製の容器と、前記容器の径方向外側に配置されており、燃料デブリから放出されて当該容器を透過したガンマ線を検出可能な、少なくとも一つのガンマ線検出器と、前記ガンマ線検出器に対応して設けられており、前記容器の軸心に垂直な横断面において、燃料デブリを収容可能な収容領域のうち当該軸心を中心とする円形をなしている所定の部分からのガンマ線を、対応するガンマ線検出器に入射させる、少なくとも一つの遮蔽体と、を備え、前記容器は、その軸心を中心に前記ガンマ線検出器に対して相対回転可能に構成されており、前記容器が所定の角速度で相対回転している間に前記ガンマ線検出器により検出された前記収容領域全体からのガンマ線の数と前記所定の部分からのガンマ線の数とをそれぞれ計数し、当該所定の部分からのガンマ線の数に重み付けを行って、前記容器内に収容されている燃料デブリの平均燃焼度を算出するデータ処理装置を、さらに備えることを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, a fuel debris measurement system according to an embodiment of the present invention has a substantially cylindrical shape, and is disposed inside a metal container that accommodates fuel debris and radially outside the container. At least one gamma ray detector capable of detecting gamma rays emitted from the fuel debris and transmitted through the container, and a crossing perpendicular to the axis of the container. A gamma ray from a predetermined portion having a circular shape centered on the axis of the containing region where the fuel debris can be received, and at least one shield that makes the corresponding gamma ray detector incident on the surface. The container is configured to be rotatable relative to the gamma ray detector about its axis, and the gamma ray detector is rotated while the container is relatively rotated at a predetermined angular velocity. The number of gamma rays from the entire containing area detected and the number of gamma rays from the predetermined portion are respectively counted, and the number of gamma rays from the predetermined portion is weighted to be contained in the container. And a data processing device for calculating an average burnup of the fuel debris.

また、本発明の実施形態の燃料デブリ測定方法は、略筒状をなしており、内部に燃料デブリを収容する金属製の容器と、前記容器の径方向外側に配置されており、燃料デブリから放出されて当該容器を透過したガンマ線を検出可能な、少なくとも一つのガンマ線検出器と、前記ガンマ線検出器に対応して設けられており、前記容器の軸心に垂直な横断面において燃料デブリを収容可能な収容領域のうち当該軸心を中心とする円形をなしている所定の部分からのガンマ線を、対応するガンマ線検出器に入射させる、少なくとも一つの遮蔽体と、前記ガンマ線検出器により検出されたガンマ線に関するデータを取得するデータ処理装置とを用いて、前記容器内に収容されている燃料デブリの平均燃焼度を測定する燃料デブリ測定方法であって、前記データ処理装置が、前記容器がその軸心を中心に前記ガンマ線検出器に対して所定の角速度で相対回転している間に前記ガンマ線検出器により検出された前記収容領域全体からのガンマ線の数と前記所定の部分からのガンマ線の数とをそれぞれ計数するステップと、前記データ処理装置が、当該所定の部分からのガンマ線の数に重み付けを行って、前記容器内に収容されている燃料デブリの平均燃焼度を算出するステップと、を含むことを特徴とする。   Further, the fuel debris measuring method of the embodiment of the present invention has a substantially cylindrical shape, and is disposed inside a metal container for containing the fuel debris and radially outside the container, At least one gamma ray detector capable of detecting gamma rays that have been emitted and transmitted through the container, and corresponding to the gamma ray detector are provided, and contains fuel debris in a cross section perpendicular to the axis of the container. Gamma rays from a predetermined portion having a circular shape centered on the axis of the possible accommodation area are incident on a corresponding gamma ray detector and detected by the gamma ray detector. A fuel debris measuring method for measuring an average burnup of fuel debris contained in the container using a data processing device for acquiring data relating to gamma rays, A number of gamma rays from the entire containing area detected by the gamma ray detector while the container is rotating relative to the gamma ray detector at a predetermined angular velocity about the axis; A step of counting the number of gamma rays from each of the predetermined portions, and the data processing device weights the number of gamma rays from the predetermined portions to average fuel debris contained in the container. And calculating the burnup.

本発明の実施形態によれば、収容領域のうち軸心近傍の部分から放出されたガンマ線が、その径方向外側にある燃料デブリ(核燃料物質)に吸収される、いわゆる自己吸収の影響を抑制することにより、高い精度で容器内に収容された燃料デブリの平均燃焼度を推定することができる。   According to the embodiment of the present invention, the effect of so-called self-absorption, in which gamma rays emitted from the vicinity of the shaft center in the accommodation region are absorbed by the fuel debris (nuclear fuel material) on the radially outer side, is suppressed. This makes it possible to estimate the average burnup of the fuel debris contained in the container with high accuracy.

第1の実施形態の燃料デブリ測定システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the fuel debris measurement system of 1st Embodiment. 第1の実施形態の燃料デブリ測定システムのうち、容器に対する、ガンマ線検出器及び遮蔽体の配置関係を説明する図であり、図1のII−II線による横断面を示している。It is a figure explaining the arrangement | positioning relationship of a gamma ray detector and a shield with respect to a container among the fuel debris measurement systems of 1st Embodiment, and has shown the cross section by the II-II line of FIG. 第2の実施形態の燃料デブリ測定システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the fuel debris measurement system of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の燃料デブリ測定システムのうち、容器に対する、ガンマ線検出器及び遮蔽体の配置関係を説明する図であり、図3のIV−IV線による横断面を示している。It is a figure explaining the arrangement | positioning relationship of a gamma ray detector and a shield with respect to a container among the fuel debris measurement systems of 2nd Embodiment, and has shown the cross section by the IV-IV line of FIG.

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

〔第1の実施形態〕
まず、本実施形態の燃料デブリと、容器に収容された燃料デブリの平均燃焼率を測定する燃料デブリ測定システムの構成について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、本実施形態の燃料デブリ測定システムの全体構成を示す模式図である。図2は、実施形態の燃料デブリ測定システムのうち、容器に対する、ガンマ線検出器及び遮蔽体の配置関係を説明する図であり、図1のII−II線による横断面を示している。
[First Embodiment]
First, the configuration of the fuel debris measurement system for measuring the average combustion rate of the fuel debris of this embodiment and the fuel debris contained in the container will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the fuel debris measurement system of the present embodiment. FIG. 2 is a view for explaining the positional relationship between the gamma ray detector and the shield with respect to the container in the fuel debris measurement system of the embodiment, and shows a cross section taken along the line II-II in FIG.

本実施形態の燃料デブリは、原子炉(図示せず)の炉心が溶融して生じたもの、いわゆる炉心溶融物であり、より詳細には、核燃料が、図示しない被覆管や炉内構造物と共に溶融し、冷えて固まったものである。燃料デブリは、主に酸化した核燃料で構成されており、比較的高い濃度の放射性物質(核燃料物質)を含んでいる。燃料デブリは、原子炉から取り出されて容器5内に収容される。   The fuel debris of the present embodiment is a so-called core melt produced by melting the core of a nuclear reactor (not shown), and more specifically, nuclear fuel together with a cladding tube and a reactor internal structure (not shown). It has melted, cooled and solidified. Fuel debris is mainly composed of oxidized nuclear fuel and contains a relatively high concentration of radioactive material (nuclear fuel material). The fuel debris is removed from the nuclear reactor and accommodated in the vessel 5.

燃料デブリを収容する容器5は、金属製であり、具体的には、ガンマ線のうち少なくとも一部を透過可能な金属材料で構成されている。容器5は、略円筒状をなしており、その周壁5cの内側には、燃料デブリを収容する内部空間が形成されている。すなわち、内部空間は、略円柱状をなしている。容器5は、当該内部空間に燃料デブリが収容されて、その両側にある端部5a,5eが閉じられて内部空間が封止される。   The container 5 for storing fuel debris is made of metal, and specifically, is made of a metal material that can transmit at least part of gamma rays. The container 5 has a substantially cylindrical shape, and an inner space for accommodating fuel debris is formed inside the peripheral wall 5c. That is, the internal space has a substantially cylindrical shape. The container 5 contains fuel debris in the internal space, and the ends 5a and 5e on both sides thereof are closed to seal the internal space.

なお、各図において、容器5の軸心を一点鎖線A又は点Aで示す。当該軸心Aに沿う方向を「軸方向」と記す。燃料デブリを収容する空間及び周壁5cの軸心は、当該軸心Aと一致している。すなわち、容器5の内部空間と周壁5cは、当該軸心Aに沿って軸方向に延びている。   In each figure, the axis of the container 5 is indicated by a one-dot chain line A or point A. A direction along the axis A is referred to as an “axial direction”. The space for housing the fuel debris and the axis of the peripheral wall 5c coincide with the axis A. That is, the internal space and the peripheral wall 5 c of the container 5 extend in the axial direction along the axis A.

また、当該軸方向と直交する方向を「径方向」と記す。径方向内側を矢印R1で示し、径方向外側を矢印R2で示す。また、当該軸心Aを中心とする周方向を、図2に矢印Cで示す。   A direction orthogonal to the axial direction is referred to as a “radial direction”. The radially inner side is indicated by an arrow R1, and the radially outer side is indicated by an arrow R2. Further, the circumferential direction around the axis A is indicated by an arrow C in FIG.

本実施形態の燃料デブリ測定システム1は、容器5の軸方向と鉛直方向が一致するように構成されている。各図において、鉛直方向の上側すなわち軸方向の引抜き側を図に矢印Uで示し、鉛直方向の下側すなわち軸方向の挿入側を図に矢印Dで示す。   The fuel debris measurement system 1 of the present embodiment is configured so that the axial direction of the container 5 coincides with the vertical direction. In each figure, the upper side in the vertical direction, that is, the drawing side in the axial direction is indicated by an arrow U in the figure, and the lower side in the vertical direction, that is, the insertion side in the axial direction is indicated by an arrow D in the figure.

容器5は、内部空間にある燃料デブリに含まれる核燃料物質が臨界とならないよう、その形状及び寸法が定められている。容器5の内部空間の径すなわち周壁5cの内径は、例えば、200mmとすることができる。容器5は、その軸方向に細長い形状をなしている。燃料デブリは、容器5内に収容された状態で移送され、保管される。   The shape and size of the container 5 are determined so that the nuclear fuel material contained in the fuel debris in the internal space does not become critical. The diameter of the internal space of the container 5, that is, the inner diameter of the peripheral wall 5c can be set to 200 mm, for example. The container 5 has an elongated shape in the axial direction. The fuel debris is transferred and stored in a state of being accommodated in the container 5.

図1に示す径方向位置にある容器5内に収容された燃料デブリは、比較的高い濃度で放射性物質を含んでおり、当該燃料デブリ(放射性物質)からは、ガンマ線を含む放射線が放出される。ガンマ線のうち大部分は、当該容器5を透過して、容器5外に放出される。   The fuel debris accommodated in the container 5 in the radial position shown in FIG. 1 contains a radioactive substance at a relatively high concentration, and radiation containing gamma rays is emitted from the fuel debris (radioactive substance). . Most of the gamma rays pass through the container 5 and are released to the outside of the container 5.

燃料デブリ測定システム1は、容器5を保持しており且つ当該容器5を駆動するための装置(以下、ハンドリング装置と記す)6を有している。本実施形態において、ハンドリング装置6は、容器5のうち鉛直上側の端部5aを保持している。なお、図には、ハンドリング装置6のうち容器5を保持する部分のみが図示されている。ハンドリング装置6は、容器5の軸方向と鉛直方向が一致するように当該容器5を保持している。   The fuel debris measurement system 1 has a container 5 and a device (hereinafter referred to as a handling device) 6 for driving the container 5. In the present embodiment, the handling device 6 holds a vertical upper end 5 a of the container 5. In the figure, only the portion of the handling device 6 that holds the container 5 is shown. The handling device 6 holds the container 5 so that the axial direction of the container 5 coincides with the vertical direction.

ハンドリング装置6は、容器5の軸心Aを中心として所定の角速度で当該容器5を回転駆動可能に構成されている。加えて、ハンドリング装置6は、軸方向に所定の速度で容器5を駆動可能に構成されている。本実施形態において、ハンドリング装置6は、容器5を一定の角速度で周方向に回転させながら、一定の速度で軸方向に駆動することが可能である。本実施形態において、容器5は、当該ハンドリング装置6により回転駆動されて、軸心Aを中心に回転する。   The handling device 6 is configured to be capable of rotationally driving the container 5 at a predetermined angular velocity around the axis A of the container 5. In addition, the handling device 6 is configured to be able to drive the container 5 at a predetermined speed in the axial direction. In the present embodiment, the handling device 6 can drive the container 5 in the axial direction at a constant speed while rotating the container 5 in the circumferential direction at a constant angular speed. In the present embodiment, the container 5 is driven to rotate by the handling device 6 and rotates about the axis A.

また、燃料デブリ測定システム1は、容器5のうち少なくとも一部を収容可能な本体10を有している。後述するガンマ線検出器21,22,23,24及び遮蔽体31,32,33,34は、当該本体10に結合されている。本実施形態において、本体10は、水中に配置されており、より具体的には、使用済燃料プールの底3の鉛直上側に配置されている。   The fuel debris measurement system 1 has a main body 10 that can accommodate at least a part of the container 5. Gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 and shields 31, 32, 33, and 34, which will be described later, are coupled to the main body 10. In the present embodiment, the main body 10 is disposed in water, and more specifically, is disposed on the vertical upper side of the bottom 3 of the spent fuel pool.

本体10は、容器5の径方向外側において軸方向(すなわち鉛直方向)に延びている部分(以下、軸方向延伸部と記す)11と、鉛直下側を構成しており、使用済燃料プールの底3と接する部分(以下、底部と記す)13と、鉛直上側を構成しており、容器5を受け入れる開口16を画定する部分(以下、開口縁部と記す)15とを有している。また、本体10は、軸方向延伸部11から径方向外側に突出する部分(以下、外側突出部と記す)12を有している。   The main body 10 includes a portion (hereinafter, referred to as an axially extending portion) 11 that extends in the axial direction (that is, the vertical direction) on the radially outer side of the container 5 and a vertical lower side. It has a portion (hereinafter referred to as a bottom portion) 13 in contact with the bottom 3 and a portion (hereinafter referred to as an opening edge portion) 15 that constitutes an upper side and defines an opening 16 that receives the container 5. The main body 10 also has a portion 12 (hereinafter referred to as an outer protrusion) that protrudes radially outward from the axially extending portion 11.

軸方向延伸部11は、容器5の径方向外側を囲うように構成されている。本実施形態において、軸方向延伸部11は、容器5と軸心Aが一致する略円筒状をなしている。   The axially extending portion 11 is configured to surround the radially outer side of the container 5. In the present embodiment, the axially extending portion 11 has a substantially cylindrical shape in which the container 5 and the axis A match.

底部13は、使用済燃料プールの底3の鉛直上側に設置されており、略円板状をなしている。軸方向延伸部11の径方向内側であって底部13の鉛直上側には、容器5の鉛直下側の端部5eを受け入れて当該容器5を支持する支持部材14が設けられている。   The bottom 13 is installed vertically above the bottom 3 of the spent fuel pool and has a substantially disc shape. A support member 14 is provided on the radially inner side of the axially extending portion 11 and on the vertical upper side of the bottom portion 13 to receive the vertically lower end 5e of the container 5 and support the container 5.

開口縁部15は、軸方向延伸部11の鉛直上側の端から径方向内側に広がる部分であり、容器5が通る開口16を画定する部分である。容器5は、開口16を通して本体10内への挿入又は引抜きが行われる。容器5は、上述したハンドリング装置6により軸方向に駆動される。   The opening edge 15 is a portion that extends radially inward from the vertical upper end of the axially extending portion 11, and is a portion that defines an opening 16 through which the container 5 passes. The container 5 is inserted into or extracted from the main body 10 through the opening 16. The container 5 is driven in the axial direction by the handling device 6 described above.

本体10のうち開口縁部15の鉛直上側には、軸心Aの径方向において容器5を位置決めするためのガイド機構18が設けられている。ガイド機構18は、当該容器5と接することにより、容器5を所定の径方向位置に導く。ガイド機構18は、容器5を受け入れる開口16の径方向外側に配置されており、本実施形態においては、開口16に沿って周方向に複数配列されている。複数のガイド機構18は、図1に示すように容器5が所定の径方向位置にあるとき、容器5の周壁5cとの間にそれぞれ隙間が生じるように配列されている。   A guide mechanism 18 for positioning the container 5 in the radial direction of the axis A is provided in the main body 10 on the vertical upper side of the opening edge 15. The guide mechanism 18 guides the container 5 to a predetermined radial position by contacting the container 5. The guide mechanism 18 is disposed on the radially outer side of the opening 16 that receives the container 5. In the present embodiment, a plurality of guide mechanisms 18 are arranged in the circumferential direction along the opening 16. As shown in FIG. 1, the plurality of guide mechanisms 18 are arranged such that gaps are formed between the container 5 and the peripheral wall 5 c of the container 5 when the container 5 is at a predetermined radial position.

ガイド機構18は、径方向位置にある容器5の本体10に対する軸方向の移動と、軸心Aを中心とする容器5の回転を許容するよう構成されている。加えて、ガイド機構18は、容器5の周壁5cと接することにより、当該容器5が、所定の径方向位置から径方向外側に移動することを制限する。ガイド機構18は、容器5が開口16から本体10内に挿入される際、周壁5cに接することにより、当該容器5を所定の径方向位置に導くことが可能である。   The guide mechanism 18 is configured to allow the axial movement of the container 5 in the radial position relative to the main body 10 and the rotation of the container 5 about the axis A. In addition, the guide mechanism 18 limits the movement of the container 5 from the predetermined radial position to the radially outer side by contacting the peripheral wall 5c of the container 5. The guide mechanism 18 can guide the container 5 to a predetermined radial position by contacting the peripheral wall 5c when the container 5 is inserted into the main body 10 from the opening 16.

また、燃料デブリ測定システム1は、容器5内から放出されたガンマ線を検出可能な放射線検出器(以下、ガンマ線検出器と記す)21,22,23,24を有している。ガンマ線検出器21,22,23,24は、容器5の径方向外側に配列されており、より具体的には、容器5の周壁5cから径方向外側に所定の間隔をあけて配列されている。各ガンマ線検出器21,22,23,24は、容器5内の燃料デブリに含まれる核燃料物質から放出された放射線のうち周壁5cを透過した放射線、主にガンマ線を検出する。   The fuel debris measurement system 1 includes radiation detectors 21, 22, 23, and 24 that can detect gamma rays emitted from the container 5 (hereinafter, referred to as gamma ray detectors). The gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 are arranged on the outer side in the radial direction of the container 5, and more specifically, arranged on the outer side in the radial direction from the peripheral wall 5 c of the container 5. . Each of the gamma ray detectors 21, 22, 23, 24 detects radiation transmitted through the peripheral wall 5 c, mainly gamma rays, of the radiation emitted from the nuclear fuel material contained in the fuel debris in the container 5.

本実施形態において、各ガンマ線検出器21,22,23,24は、ゲルマニウム単結晶を用いる半導体検出器、いわゆるゲルマニウム検出器(germanium detector)で構成されている。また、各ガンマ線検出器21,22,23,24は、本体10のうち外側突出部12の鉛直上側にそれぞれ設置されている。   In the present embodiment, each of the gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 includes a semiconductor detector using a germanium single crystal, a so-called germanium detector. The gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 are respectively installed on the upper side of the outer protrusion 12 in the main body 10.

また、燃料デブリ測定システム1は、上述した複数のガンマ線検出器21,22,23,24と一対一で対応する複数の遮蔽体31,32,33,34を有している。各遮蔽体31,32,33,34は、鉛等、ガンマ線を遮蔽可能な材料で構成されており、且つ対応するガンマ線検出器21,22,23,24に向かうガンマ線のうち一部を遮蔽可能である。すなわち、各遮蔽体31,32,33,34は、対応するガンマ線検出器21,22,23,24に入射するガンマ線を制限することが可能である。   The fuel debris measurement system 1 includes a plurality of shields 31, 32, 33, and 34 that correspond one-to-one with the plurality of gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 described above. Each shield 31, 32, 33, 34 is made of a material that can shield gamma rays, such as lead, and can shield a part of the gamma rays toward the corresponding gamma ray detectors 21, 22, 23, 24. It is. That is, each shield 31, 32, 33, 34 can limit the gamma rays incident on the corresponding gamma ray detectors 21, 22, 23, 24.

図1に示すように、遮蔽体31,32,33,34は、容器5の径方向外側に配列されており、本実施形態においては、本体10のうち外側突出部12の鉛直上側であって、本体10の軸方向延伸部11の径方向外側に配置されている。   As shown in FIG. 1, the shields 31, 32, 33, and 34 are arranged on the radially outer side of the container 5, and in the present embodiment, are vertically above the outer protrusion 12 in the main body 10. The main body 10 is disposed radially outside the axially extending portion 11.

図2に示すように、遮蔽体31,32,33,34と、これらに対応するガンマ線検出器21,22,23,24は、容器5の径方向外側に配置されており、容器5の周壁5cと対向している。各遮蔽体31,32,33,34は、対応するガンマ線検出器21,22,23,24よりも径方向内側において、容器5内の燃料デブリの核燃料物質から放出され、当該周壁5cを透過したガンマ線の一部を遮蔽する。   As shown in FIG. 2, the shields 31, 32, 33, 34 and the corresponding gamma ray detectors 21, 22, 23, 24 are arranged on the radially outer side of the container 5, and the peripheral wall of the container 5 Opposing 5c. Each shield 31, 32, 33, 34 is released from the nuclear fuel material of the fuel debris in the container 5 and passes through the peripheral wall 5 c on the radially inner side of the corresponding gamma ray detectors 21, 22, 23, 24. Shield part of gamma rays.

図2に示すように、容器5の軸心Aに垂直な横断面において、複数の遮蔽体31,32,33,34のうち一つの遮蔽体31は、容器5の周壁5cの径方向内側にある燃料デブリが収容可能な領域(以下、収容領域と記す)の全体から放出されたガンマ線が、対応するガンマ線検出器21に入射するよう構成されている。このような遮蔽体31に対応するガンマ線検出器21は、容器5内の収容領域全体からのガンマ線を検出することが可能であり、以下に「全体測定用ガンマ線検出器21」と記す。   As shown in FIG. 2, in the cross section perpendicular to the axis A of the container 5, one of the plurality of shields 31, 32, 33, 34 is on the radially inner side of the peripheral wall 5 c of the container 5. The gamma rays emitted from the entire area where the fuel debris can be accommodated (hereinafter referred to as the accommodation area) are made incident on the corresponding gamma ray detector 21. The gamma ray detector 21 corresponding to such a shield 31 can detect gamma rays from the entire storage area in the container 5 and is hereinafter referred to as “total measurement gamma ray detector 21”.

また、全体測定用ガンマ線検出器21に対応する遮蔽体31を、以下に「第1遮蔽体31」と記す。第1遮蔽体31は、容器5内の収容領域から放出されたガンマ線が、全体測定用ガンマ線検出器21に入射するよう構成されている。第1遮蔽体31は、容器5より径方向外側から放出されたガンマ線が、全体測定用ガンマ線検出器21に入射することを制限している。   Further, the shield 31 corresponding to the whole measurement gamma ray detector 21 is referred to as a “first shield 31” below. The first shield 31 is configured such that gamma rays emitted from the accommodation region in the container 5 enter the gamma ray detector 21 for overall measurement. The first shield 31 restricts the gamma rays emitted from the outer side in the radial direction from the container 5 from entering the gamma ray detector 21 for whole measurement.

周壁5cの径方向内側にある収容領域は、容器5の軸心Aを中心とする同心円状をなしており、それぞれ外径の異なる複数の部分51,52,53,54に分割することができる。   The accommodation region on the radially inner side of the peripheral wall 5c has a concentric shape centered on the axis A of the container 5, and can be divided into a plurality of portions 51, 52, 53, 54 having different outer diameters. .

複数のガンマ線検出器21,22,23,24のうち全体測定用ガンマ線検出器21以外のガンマ線検出器22,23,24は、それぞれ対応する遮蔽体32,33,34により入射するガンマ線が制限されることにより、収容領域(51,52,53,54)のうち所定の部分からのガンマ線を検出するもの、いわゆる「部分測定用ガンマ線検出器」であり、特に、「第2ガンマ線検出器22」、「第3ガンマ線検出器23」、「第4ガンマ線検出器24」と記す。   Among the plurality of gamma ray detectors 21, 22, 23, 24, the gamma ray detectors 22, 23, 24 other than the overall measurement gamma ray detector 21 are limited in gamma rays incident by the corresponding shields 32, 33, 34, respectively. This is a so-called “partial measurement gamma ray detector” that detects gamma rays from a predetermined portion of the accommodation area (51, 52, 53, 54), in particular, “second gamma ray detector 22”. , “Third gamma ray detector 23” and “fourth gamma ray detector 24”.

また、上述した遮蔽体31,32,33,34のうち、第2ガンマ線検出器22に対応して設けられているものを「第2遮蔽体32」と記し、第3ガンマ線検出器23に対応して設けられているものを「第3遮蔽体33」と記し、第4ガンマ線検出器24に対応して設けられているものを「第4遮蔽体34」と記す。   Of the shields 31, 32, 33, and 34 described above, those provided corresponding to the second gamma ray detector 22 are referred to as “second shield 32” and correspond to the third gamma ray detector 23. What is provided in this manner is referred to as “third shield 33”, and what is provided corresponding to the fourth gamma ray detector 24 is referred to as “fourth shield 34”.

第2遮蔽体32は、収容領域のうち所定の部分52,53,54から放出されたガンマ線が、これに対応する第2ガンマ線検出器22に入射するように構成されている。第2遮蔽体32は、部分51及びその径方向外側から放出されたガンマ線が、第2ガンマ線検出器22に入射することを制限している。このような第2遮蔽体32を備えた第2ガンマ線検出器22は、容器5内にある収容領域のうち、軸心Aを中心とする所定の部分52,53,54からのガンマ線を検出することが可能となる。   The second shield 32 is configured such that gamma rays emitted from predetermined portions 52, 53, and 54 of the accommodation area are incident on the corresponding second gamma ray detector 22. The second shield 32 restricts the gamma rays emitted from the portion 51 and the outside in the radial direction from entering the second gamma ray detector 22. The second gamma ray detector 22 including the second shield 32 detects gamma rays from predetermined portions 52, 53, and 54 centered on the axis A in the storage area in the container 5. It becomes possible.

同様に、第3遮蔽体33は、収容領域のうち所定の部分53,54から放出されたガンマ線が、これに対応する第3ガンマ線検出器23に入射するように構成されている。第3遮蔽体33は、部分51,52及びその径方向外側から放出されたガンマ線が、第3ガンマ線検出器23に入射することを制限している。このような第3遮蔽体33を備えた第3ガンマ線検出器23は、収容領域のうち、軸心Aを中心とする所定の部分53,54からのガンマ線を検出することが可能となる。   Similarly, the 3rd shielding body 33 is comprised so that the gamma ray emitted from the predetermined parts 53 and 54 of the accommodating area | region may inject into the 3rd gamma ray detector 23 corresponding to this. The third shield 33 restricts the gamma rays emitted from the portions 51 and 52 and the outside in the radial direction from entering the third gamma ray detector 23. The third gamma ray detector 23 having such a third shield 33 can detect gamma rays from predetermined portions 53 and 54 centering on the axis A in the accommodation region.

第4遮蔽体34は、収容領域の所定の部分54から放出されたガンマ線が、これに対応する第4ガンマ線検出器24に入射するように構成されている。第4遮蔽体34は、部分51,52,53及びその径方向外側からのガンマ線が、第4ガンマ線検出器24に入射することを制限している。このような第4遮蔽体34を備えた第4ガンマ線検出器24は、収容領域のうち、軸心Aを中心とする最も径方向内側にある部分54からのガンマ線を検出することが可能となる。   The fourth shield 34 is configured such that gamma rays emitted from the predetermined portion 54 of the accommodation region enter the corresponding fourth gamma ray detector 24. The fourth shield 34 restricts the portions 51, 52, 53 and the gamma rays from the outside in the radial direction from entering the fourth gamma ray detector 24. The fourth gamma ray detector 24 provided with such a fourth shield 34 can detect gamma rays from the most radially inner portion 54 centering on the axis A in the accommodation region. .

本実施形態において、遮蔽体31,32,33,34及びガンマ線検出器21,22,23,24は、図2に示す容器5の軸心Aと垂直な横断面において、周方向(図に矢印Cで示す)に等しい間隔をあけて配列されている。より具体的には、遮蔽体31,32,33,34は、容器5の軸心Aを中心として約90度の角度を付けて周方向に配列されている。   In the present embodiment, the shields 31, 32, 33, and 34 and the gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 are arranged in the circumferential direction (arrows in the figure) in a cross section perpendicular to the axis A of the container 5 shown in FIG. (Shown as C). More specifically, the shields 31, 32, 33, and 34 are arranged in the circumferential direction with an angle of about 90 degrees around the axis A of the container 5.

図2に示す容器5の軸心Aと垂直な横断面において、各遮蔽体31,32,33,34は、対応するガンマ線検出器21,22,23,24に入射可能なガンマ線の当該ガンマ線検出器21,22,23,24に対する角度(以下、入射角度と記す)が、それぞれ異なるように構成されている。図2には、第1遮蔽体31により制限される全体測定用ガンマ線検出器21の入射角度をE1で示し、第2遮蔽体32により制限される第2ガンマ線検出器22の入射角度をE2で示し、第3遮蔽体33により制限される第3ガンマ線検出器23の入射角度をE3で示し、第4遮蔽体34により制限される第4ガンマ線検出器24の入射角度をE4で示している。   In the cross section perpendicular to the axis A of the container 5 shown in FIG. 2, each shield 31, 32, 33, 34 detects the gamma ray that can enter the corresponding gamma ray detectors 21, 22, 23, 24. The angles with respect to the vessels 21, 22, 23, and 24 (hereinafter referred to as incident angles) are different from each other. In FIG. 2, the incident angle of the whole measurement gamma ray detector 21 restricted by the first shield 31 is denoted by E1, and the incident angle of the second gamma ray detector 22 restricted by the second shield 32 is denoted by E2. The incident angle of the third gamma ray detector 23 restricted by the third shield 33 is indicated by E3, and the incident angle of the fourth gamma ray detector 24 restricted by the fourth shield 34 is indicated by E4.

入射角度E1は、容器5内の収容領域全体から放出されたガンマ線が全体測定用ガンマ線検出器21に到達可能に設定されている。入射角度E2は、収容領域のうち最も径方向外側の部分51を除く所定の部分52,53,54から放出されたガンマ線が第2ガンマ線検出器22に到達可能に設定されている。同様に、入射角度E3は、収容領域のうち所定の部分53,54から放出されたガンマ線が第3ガンマ線検出器23に到達可能に設定されており、入射角度E4は、収容領域のうち所定の部分54のみから放出されたガンマ線が第4ガンマ線検出器24に到達可能に設定されている。このように各遮蔽体31,32,33,34は、それぞれ対応する入射角度E1,E2,E3,E4が異なるように構成されている。   The incident angle E <b> 1 is set so that gamma rays emitted from the entire storage area in the container 5 can reach the gamma ray detector 21 for whole measurement. The incident angle E <b> 2 is set so that gamma rays emitted from predetermined portions 52, 53, and 54 excluding the outermost portion 51 in the radial direction can reach the second gamma ray detector 22. Similarly, the incident angle E3 is set so that the gamma rays emitted from the predetermined portions 53 and 54 in the accommodation area can reach the third gamma ray detector 23, and the incident angle E4 is a predetermined value in the accommodation area. The gamma rays emitted only from the portion 54 are set so as to reach the fourth gamma ray detector 24. As described above, the shields 31, 32, 33, and 34 are configured to have different incident angles E1, E2, E3, and E4, respectively.

本実施形態においては、遮蔽体31,32,33,34により制限されるガンマ線の入射角度を異ならせることにより、容器5内の収容領域のうちガンマ線検出器21,22,23,24が検出可能な部分を異ならせている。本実施形態においては、容器5内のうち燃料デブリが収容される収容領域を、軸心Aを中心とする同心円状をなしている4つの部分51,52,53,54に分割して、各部分51,52,53,54についてそれぞれ異なる重み付けを行って加重平均を算出しており、以下に詳細を説明する。   In this embodiment, the gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 can be detected in the accommodation region in the container 5 by varying the incident angle of the gamma rays limited by the shields 31, 32, 33, and 34. The different parts are different. In the present embodiment, the storage region in which the fuel debris is stored in the container 5 is divided into four portions 51, 52, 53, and 54 that are concentric with the axis A as the center. The weighted average is calculated by assigning different weights to the portions 51, 52, 53, and 54, and the details will be described below.

また、燃料デブリ測定システム1は、図1に示すように、各ガンマ線検出器21,22,23,24により検出されたガンマ線に関するデータを取得して、各種の演算処理を行うことが可能な装置(以下、データ処理装置と記す)7を有している。データ処理装置7は、各種の演算を実行可能なプロセッサ(図示せず)と、各種の定数や数式を格納可能なメモリ(図示せず)を有している。以下に、データ処理装置7のデータの処理内容については、後述する。   Further, as shown in FIG. 1, the fuel debris measurement system 1 is a device capable of acquiring various data relating to gamma rays detected by the gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 and performing various arithmetic processes. (Hereinafter referred to as a data processing device) 7. The data processing device 7 includes a processor (not shown) that can execute various operations and a memory (not shown) that can store various constants and mathematical expressions. Hereinafter, the data processing content of the data processing device 7 will be described later.

以上に説明した燃料デブリ測定システム1における容器5のガンマ線検出器21,22,23,24及び遮蔽体31,32,33,34に対する相対移動について、図1及び図2を用いて説明する。   The relative movement of the container 5 with respect to the gamma ray detectors 21, 22, 23, 24 and the shields 31, 32, 33, 34 in the fuel debris measurement system 1 described above will be described with reference to FIGS.

本実施形態の燃料デブリ測定システム1は、ハンドリング装置6により容器5を駆動することにより、当該容器5を、ガンマ線検出器21,22,23,24及び遮蔽体31,32,33,34に対して、その軸心Aを中心に一定の角速度で相対回転させながら、当該容器5の周壁5cを透過したガンマ線を、ガンマ線検出器21,22,23,24によりそれぞれ検出する。   The fuel debris measurement system 1 of the present embodiment drives the container 5 by the handling device 6, thereby causing the container 5 to move relative to the gamma ray detectors 21, 22, 23, 24 and the shields 31, 32, 33, 34. The gamma rays transmitted through the peripheral wall 5c of the container 5 are detected by the gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24, respectively, while relatively rotating around the axis A at a constant angular velocity.

図2に示す容器5の軸心Aに垂直な横断面において、全体測定用ガンマ線検出器21には、燃料デブリが収容可能な収容領域の全体(51,52,53,54)から放出されたガンマ線が入射する。   In the cross section perpendicular to the axis A of the container 5 shown in FIG. 2, the entire measurement gamma ray detector 21 emits from the entire storage area (51, 52, 53, 54) in which fuel debris can be stored. Gamma rays are incident.

このとき、第2ガンマ線検出器22には、収容領域のうち最も径方向外側の部分51を除く、部分52,53,53から放出されたガンマ線が入射する。同様に、第3ガンマ線検出器23には、収容領域のうち部分53,54から放出されたガンマ線が入射し、第4ガンマ線検出器24には、収容領域のうち軸心Aを含む最も径方向内側にある部分54から放出されたガンマ線が入射する。   At this time, the gamma rays emitted from the portions 52, 53, and 53 except the outermost portion 51 in the radial direction in the accommodation region are incident on the second gamma ray detector 22. Similarly, the gamma rays emitted from the portions 53 and 54 of the accommodation area are incident on the third gamma ray detector 23, and the fourth gamma ray detector 24 is the most radially including the axis A in the accommodation area. Gamma rays emitted from the inner portion 54 are incident.

加えて、容器5は、その周壁5cのほぼ全てが、各ガンマ線検出器21,22,23,24と対向するように、これらガンマ線検出器21,22,23,24に対して、軸心Aを中心に相対回転しながら、一定の速度で軸方向に相対移動する。本実施形態において、容器5は、ハンドリング装置6により、軸心Aを中心とする螺旋状に駆動される。   In addition, the container 5 has an axial center A with respect to the gamma ray detectors 21, 22, 23, 24 so that almost all of the peripheral wall 5c faces the gamma ray detectors 21, 22, 23, 24. The relative movement in the axial direction at a constant speed while rotating relative to the center. In the present embodiment, the container 5 is driven in a spiral shape around the axis A by the handling device 6.

これにより、各ガンマ線検出器21,22,23,24は、容器5の周壁5cの全てと対向して容器5内に収容された全ての燃料デブリから放出され、周壁5cを透過したガンマ線を検出することができる。このようにして、各ガンマ線検出器21,22,23,24により検出されたガンマ線の数は、データ処理装置7により計数(カウント)される。   As a result, each of the gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 detects the gamma rays that are emitted from all the fuel debris accommodated in the container 5 so as to face all of the peripheral wall 5c of the container 5 and are transmitted through the peripheral wall 5c. can do. In this way, the number of gamma rays detected by each gamma ray detector 21, 22, 23, 24 is counted (counted) by the data processing device 7.

データ処理装置7は、上述した容器5の相対移動により各ガンマ線検出器21,22,23,24により検出されたガンマ線の数の加重平均に基づいて、容器5内に収容されている燃料デブリの平均燃焼度を算出しており、以下にその算出手法について説明する。   The data processing device 7 determines the fuel debris contained in the container 5 based on the weighted average of the number of gamma rays detected by the gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 by the relative movement of the container 5 described above. The average burnup is calculated, and the calculation method will be described below.

なお、「燃焼度」とは、核燃料が原子炉に装荷され、原子炉から取り出されるまでに発生した熱量を、核燃料1トンあたりの熱量で示したものである。一方、「平均燃焼度」とは、容器5内に収容された燃料デブリを核燃料とみなした場合の燃焼度である。   The “burning degree” is the amount of heat generated until the nuclear fuel is loaded into the nuclear reactor and taken out from the nuclear reactor, and expressed as the amount of heat per ton of nuclear fuel. On the other hand, the “average burnup” is the burnup when the fuel debris contained in the container 5 is regarded as nuclear fuel.

まず、データ処理装置7は、容器5内の収容領域全体(51,52,53,54)から放出され、全体測定用ガンマ線検出器21に入射したガンマ線の数、すなわち全体測定用ガンマ線検出器21により検出されたガンマ線の数に基づいて、燃料デブリの平均燃焼度の仮の値(以下、補正前の平均燃焼度と記す)C’を算出する。   First, the data processing device 7 is emitted from the entire storage area (51, 52, 53, 54) in the container 5 and enters the gamma ray detector 21 for total measurement, that is, the gamma ray detector 21 for total measurement. Based on the number of gamma rays detected by the above, a temporary value (hereinafter referred to as an average burnup before correction) C ′ of the average burnup of the fuel debris is calculated.

補正前の平均燃焼度C’を算出する手法は、特開2015−227817号公報、及び特開2014−185993号公報等に開示されており、本明細書においては、記載を省略する。   Methods for calculating the average burnup C ′ before correction are disclosed in JP-A-2015-227817, JP-A-2014-185993, and the like, and description thereof is omitted in this specification.

補正前の平均燃焼度C’は、容器5の軸心Aに垂直な横断面において、軸心A近傍の核燃料物質から放出されたガンマ線が、その径方向外側にある核燃料物質に吸収される、いわゆる自己吸収の影響を受けており、特に、収容領域(51,52,53,54)のうち、軸心Aを含む部分54から放出されたガンマ線は、その径方向外側にある周壁5c近傍の部分51から放出されたガンマ線に比べて、自己吸収等により全体測定用ガンマ線検出器21に入射しにくいという問題がある。   The average burnup C ′ before correction is that the gamma rays emitted from the nuclear fuel material in the vicinity of the axis A in the cross section perpendicular to the axis A of the container 5 are absorbed by the nuclear fuel material located radially outside. In particular, the gamma rays emitted from the portion 54 including the axial center A in the accommodation region (51, 52, 53, 54) are in the vicinity of the peripheral wall 5c on the radially outer side. As compared with the gamma rays emitted from the portion 51, there is a problem that it is difficult to enter the gamma ray detector 21 for whole measurement due to self absorption or the like.

そこで、本実施形態のデータ処理装置7は、収容領域全体に加えて、当該収容領域のうち所定の部分51,52,53,54から放出されたガンマ線の数をそれぞれ計数し、これら部分51,52,53,54から放出されたガンマ線の数の加重平均に基いて、容器5内に収容されている燃料デブリの平均燃焼度Cを算出している。本実施形態において、平均燃焼度Cは、以下の数式を用いて表すことができる。   Therefore, the data processing device 7 according to the present embodiment counts the number of gamma rays emitted from the predetermined portions 51, 52, 53, and 54 in the accommodation area in addition to the entire accommodation area, respectively. Based on the weighted average of the number of gamma rays emitted from 52, 53, and 54, the average burnup C of the fuel debris contained in the container 5 is calculated. In the present embodiment, the average burnup C can be expressed using the following mathematical formula.

Figure 2017173003
Figure 2017173003

上記の数式において、
C :容器5内に収容された燃料デブリの平均燃焼度(補正後の平均燃焼度)
C’:容器5内のうち燃焼デブリを収容可能な収容領域全体からのガンマ線が入射可能な全体測定用ガンマ線検出器により検出されたガンマ線の数に基づいて算出された平均燃焼度(補正前の平均燃焼度)
α :全てのガンマ線検出器により検出されたガンマ線の数の加重平均に基づいて算出された、平均燃焼度の補正係数(変数)
n(i) :容器の軸心Aに垂直な横断面において、燃料デブリが収容される収容領域を構成する(径方向に分割されている)部分の数(定数)
m(j) :容器のガンマ線検出器及び遮蔽体に対する相対回転数、すなわち容器の軸心Aに沿う軸方向において分割されている部分の数(定数)
R :収容領域の各部分ごとに予め設定された定数(重み付け係数)
A :収容領域の各部分から放出され、いずれかのガンマ線検出器に入射したガンマ線の数(変数)
In the above formula,
C: Average burnup of fuel debris contained in container 5 (average burnup after correction)
C ′: Average burnup calculated based on the number of gamma rays detected by an overall measurement gamma ray detector capable of entering gamma rays from the entire containing region in the container 5 that can contain combustion debris (before correction) Average burnup)
α: Correction factor (variable) of average burnup calculated based on the weighted average of the number of gamma rays detected by all gamma ray detectors
n (i): the number (constant) of portions (divided in the radial direction) constituting the accommodating region in which the fuel debris is accommodated in the cross section perpendicular to the axis A of the container
m (j): number of rotations relative to the gamma ray detector and the shield of the container, that is, the number of parts divided in the axial direction along the axis A of the container (constant)
R: constant (weighting coefficient) preset for each part of the accommodation area
A: Number of gamma rays emitted from each part of the accommodation area and incident on any gamma ray detector (variable)

なお、上述した数式と、当該数式を構成する各種の定数は、データ処理装置7のメモリ(図示せず)に予め格納されている。本実施形態において、収容領域は、軸心Aを中心とする同心円状の4つの部分51,52,53,54から構成されており、上記の数式においてn=4である。   The mathematical formulas described above and various constants constituting the mathematical formulas are stored in advance in a memory (not shown) of the data processing device 7. In the present embodiment, the accommodation region is composed of four concentric portions 51, 52, 53, 54 centered on the axis A, and n = 4 in the above formula.

容器5が、ガンマ線検出器21,22,23,24及び遮蔽体31,32,33,34に対して1回転、相対的に回転する度に、データ処理装置7は、収容領域を構成する各部分51,52,53,54からそれぞれ放出され、ガンマ線検出器に検出されたガンマ線の数A,A,A,Aを算出する。 Each time the container 5 rotates one rotation relative to the gamma ray detectors 21, 22, 23, 24 and the shields 31, 32, 33, 34, the data processing device 7 configures each of the storage areas The numbers A 1 , A 2 , A 3 , A 4 of the gamma rays emitted from the portions 51, 52, 53, 54 and detected by the gamma ray detector are calculated.

具体的には、部分51から放出されたガンマ線の数Aは、収容領域の全てすなわち部分51,52,53,54からのガンマ線が入射する全体測定用ガンマ線検出器21により検出されたガンマ線の数と、部分51を除く部分52,53,54からのガンマ線が入射する第2ガンマ線検出器22により検出されたガンマ線の数との差分から求められる。 Specifically, the number A 1 of the emitted gamma rays from the portion 51, the gamma rays from all namely portions 51, 52, 53 and 54 of the housing area is detected by the entire measuring gamma ray detector 21 that is incident gamma rays It is obtained from the difference between the number and the number of gamma rays detected by the second gamma ray detector 22 on which gamma rays from the portions 52, 53 and 54 excluding the portion 51 are incident.

同様にして、部分52から放出されたガンマ線の数Aは、第2ガンマ線検出器22により検出されたガンマ線の数と、第3ガンマ線検出器23により検出されたガンマ線の数との差分から求められる。部分53から放出されたガンマ線の数Aは、第3ガンマ線検出器23により検出されたガンマ線の数と、第4ガンマ線検出器24により検出されたガンマ線の数との差分から求められる。なお、部分54から放出されたガンマ線の数Aは、第4ガンマ線検出器24により検出されたガンマ線の数である。 Similarly, the number A 2 of gamma rays emitted from the portion 52 is obtained from the difference between the number of gamma rays detected by the second gamma ray detector 22 and the number of gamma rays detected by the third gamma ray detector 23. It is done. The number A 3 of gamma rays emitted from the portion 53 is obtained from the difference between the number of gamma rays detected by the third gamma ray detector 23 and the number of gamma rays detected by the fourth gamma ray detector 24. Note that the number A 4 of gamma rays emitted from the portion 54 is the number of gamma rays detected by the fourth gamma ray detector 24.

このようにして、データ処理装置7は、ガンマ線検出器21,22,23,24及び遮蔽体31,32,33,34に対して、容器5が1回転、相対回転する度に、収容領域を構成する各部分51,52,53,54にそれぞれ対応するガンマ線の数(いわゆる計数)A,A,A,Aを算出する。 In this manner, the data processing device 7 sets the storage area each time the container 5 rotates once relative to the gamma ray detectors 21, 22, 23, 24 and the shields 31, 32, 33, 34. The numbers (so-called counts) A 1 , A 2 , A 3 , A 4 of the gamma rays respectively corresponding to the constituent parts 51, 52, 53, 54 are calculated.

データ処理装置7は、これらガンマ線の数A,A,A,Aに、それぞれ対応する定数R,R,R,Rを乗じることにより、各部分51,52,53,54ごとに重み付けを行なっている。定数R,R,R,Rは、収容領域を構成する各部分と、対応するガンマ線検出器との距離及び容器5の周壁5cの透過等によるガンマ線の減衰を考慮した任意の値に、予め設定されている。 The data processing device 7 multiplies the numbers A 1 , A 2 , A 3 , A 4 of these gamma rays by the corresponding constants R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , respectively, thereby obtaining the respective parts 51, 52, 53. , 54 is weighted. The constants R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are arbitrary values that consider the attenuation of gamma rays due to the distance between each part constituting the accommodation region and the corresponding gamma ray detector, transmission through the peripheral wall 5c of the container 5, and the like. Is set in advance.

これら定数R,R,R,Rは、収容領域のうち軸心Aの近い部分に対応するものほど大きな値に設定されている。具体的には、収容領域のうち最も径方向内側にある部分54に対応する定数Rは、定数R,R,R,Rのうち最も大きい値に設定されており、最も径方向外側にある部分51に対応する定数Rは、定数R,R,R,Rのうち最も小さい値に設定されている。本実施形態において、定数Rは、1.0に設定されており、定数Rは、1.0より大きく且つ2.0未満の値に設定されている。これら定数R,R,R,Rは、シミュレーション等を行うことにより予め求めることができる。 These constants R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are set to larger values as they correspond to portions near the axis A in the accommodation region. Specifically, the constant R 4 corresponding to the most radially inner portion 54 of the accommodation region is set to the largest value among the constants R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and the largest diameter The constant R 1 corresponding to the portion 51 on the outer side in the direction is set to the smallest value among the constants R 1 , R 2 , R 3 , R 4 . In the present embodiment, the constant R 1 is set to 1.0, and the constant R 2 is set to a value greater than 1.0 and less than 2.0. These constants R 1 , R 2 , R 3 and R 4 can be obtained in advance by performing a simulation or the like.

本実施形態においては、各ガンマ線検出器21,22,23,24が、周壁5cのほぼ全面と対向するように、容器5を軸心Aを中心に1回転、相対回転させながら、ガンマ線検出器21,22,23,24の一個分、軸方向に移動させている。すなわち、上述の数式に示すように、容器5をm回転、相対回転させながら、ガンマ線検出器のm個分、軸方向に移動させて、各ガンマ線検出器21,22,23,24が、それぞれ周壁5cの全面と対向するように容器5を駆動している。   In the present embodiment, the gamma ray detectors 21, 22, 23, 24 rotate the container 5 around the axis A one time and make a relative rotation so as to face almost the entire surface of the peripheral wall 5 c. One, 21, 22, 23, and 24 are moved in the axial direction. That is, as shown in the above formula, the gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 are moved in the axial direction by m pieces of the gamma ray detectors while rotating and relatively rotating the container 5. The container 5 is driven so as to face the entire surface of the peripheral wall 5c.

このようにして、各ガンマ線検出器21,22,23,24により、容器5の周壁5cのほぼ全面をスキャンする。収容領域を構成する各部分51,52,53,54に対応するガンマ線の数A,A,A,Aに、それぞれ異なる重み付け、すなわち、それぞれ異なる定数R,R,R,Rを乗じ、これを軸方向にm回繰り返して積算する。この積算値を、上記の数式で示すように、各ガンマ線検出器21,22,23,24により検出されたガンマ線の総数で除することにより、平均燃焼度の補正係数(無次元数)αを算出する。 In this way, the gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 scan almost the entire surface of the peripheral wall 5 c of the container 5. Different numbers of gamma rays A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 corresponding to the portions 51, 52, 53, and 54 constituting the accommodation area are assigned different weights, that is, different constants R 1 , R 2 , and R 3 , respectively. , multiplied by R 4, repeatedly integrating m times this in the axial direction. By dividing this integrated value by the total number of gamma rays detected by each of the gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24, as shown in the above formula, the correction coefficient (non-dimensional number) α for the average burnup is obtained. calculate.

データ処理装置7は、上述のように算出された補正係数αを、収容領域全体からのガンマ線が入射可能な全体測定用ガンマ線検出器21のみにより検出されたガンマ線の数に基づいて算出された平均燃焼度、すなわち「補正前の平均燃焼度C’」に乗ずることにより、容器5内に収容された燃料デブリの平均燃焼度Cを算出する。   The data processing device 7 calculates the average of the correction coefficient α calculated as described above based on the number of gamma rays detected only by the overall measurement gamma ray detector 21 capable of entering gamma rays from the entire accommodation area. The average burnup C of the fuel debris contained in the container 5 is calculated by multiplying the burnup, that is, the “average burnup C ′ before correction”.

本実施形態によれば、収容領域全体からのガンマ線が入射可能な全体測定用ガンマ線検出器21のみにより検出されたガンマ線の数に基づいて平均燃焼度C’を算出する場合に比べて、収容領域のうち軸心A近傍の部分から放出されたガンマ線が、その径方向外側にある燃料デブリ(核燃料物質)に吸収される、いわゆる自己吸収の影響を抑制することができ、より高い精度で容器5内に収容された燃料デブリの平均燃焼度を推定して評価することができる。   According to this embodiment, compared with the case where the average burnup C ′ is calculated based on the number of gamma rays detected only by the total measurement gamma ray detector 21 capable of receiving gamma rays from the entire accommodation region, The gamma rays emitted from the portion in the vicinity of the shaft center A can be suppressed by the so-called self-absorption, which is absorbed by the fuel debris (nuclear fuel material) located outside in the radial direction. The average burnup of the fuel debris contained in the fuel can be estimated and evaluated.

なお、本実施形態の燃料デブリ測定システム1は、容器5の軸心に沿う方向である軸方向と、鉛直方向が一致するように構成されているものとしたが、本発明に係る燃料デブリ測定システムは、この態様に限定されるものではない。容器5の軸心が延びている軸方向は、例えば、水平方向のうち所定の向きに延びているものとしても良い。   The fuel debris measurement system 1 according to the present embodiment is configured so that the axial direction, which is the direction along the axis of the container 5, coincides with the vertical direction, but the fuel debris measurement according to the present invention is performed. The system is not limited to this aspect. For example, the axial direction in which the axial center of the container 5 extends may extend in a predetermined direction in the horizontal direction.

また、本実施形態において、ガンマ線検出器21,22,23,24は、図2に示すように、容器5の軸心Aの周方向に所定の間隔をあけて配列されているものとしたが、本発明に係るガンマ線検出器の配置は、この態様に限定されるものではない。ガンマ線検出器は、容器5の周壁5cと対向して配置されており、遮蔽体は、対応するガンマ線検出器へのガンマ線の入射を制限可能なものであれば良い。   In the present embodiment, the gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the axis A of the container 5 as shown in FIG. The arrangement of the gamma ray detectors according to the present invention is not limited to this mode. The gamma ray detector is disposed so as to face the peripheral wall 5c of the container 5, and the shield may be any one that can limit the incidence of gamma rays to the corresponding gamma ray detector.

〔第2の実施形態〕
本実施形態の燃料デブリ測定システムについて、図3及び図4を用いて説明する。図3は、本実施形態の燃料デブリ測定システムの構成を示す模式図である。図4は、本実施形態の燃料デブリ測定システムのうち、容器に対するガンマ線検出器及び遮蔽体の配置関係を説明する図であり、図3のIV−IV線による横断面を示している。なお、第1の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
The fuel debris measurement system of this embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the fuel debris measurement system of the present embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining the arrangement relationship of the gamma ray detector and the shield with respect to the container in the fuel debris measurement system of the present embodiment, and shows a cross section taken along line IV-IV in FIG. In addition, about the structure substantially common to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図3及び図4に示すように、本実施形態の燃料デブリ測定システム1Cは、第1の実施形態と同様に、容器5の軸心Aに垂直な横断面において収容領域全体からのガンマ線を検出可能な全体測定用ガンマ線検出器21と、全体測定用ガンマ線検出器21に対応して設けられた第1遮蔽体31とを有している。第1遮蔽体31は、容器5のうち燃料デブリの収容領域から放出されたガンマ線が全体測定用ガンマ線検出器21に入射することを許し、且つ容器5より径方向外側からのガンマ線が全体測定用ガンマ線検出器21に入射することを制限する。   As shown in FIGS. 3 and 4, the fuel debris measurement system 1 </ b> C of the present embodiment detects gamma rays from the entire containing region in a cross section perpendicular to the axis A of the container 5, as in the first embodiment. It has a possible gamma ray detector 21 for total measurement and a first shield 31 provided corresponding to the gamma ray detector 21 for total measurement. The first shield 31 allows gamma rays emitted from the fuel debris storage area of the container 5 to enter the gamma ray detector 21 for overall measurement, and gamma rays from the radial outside of the container 5 are for overall measurement. The incident to the gamma ray detector 21 is restricted.

また、燃料デブリ測定システム1Cは、当該収容領域のうち所定の部分からのガンマ線を検出するための部分測定用ガンマ線検出器として、単数のガンマ線検出器26を有している。   In addition, the fuel debris measurement system 1C includes a single gamma ray detector 26 as a partial measurement gamma ray detector for detecting gamma rays from a predetermined portion of the accommodation region.

燃料デブリ測定システム1Cは、当該ガンマ線検出器26に加えて、当該ガンマ線検出器26に対応して設けられた遮蔽装置40とを有している。遮蔽装置40は、当該ガンマ線検出器26に対して移動可能に構成された遮蔽体(以下、可動遮蔽体と記す)44,45を含み、可動遮蔽体44,45を移動させることにより、対応するガンマ線検出器26に入射するガンマ線が放出される所定の部分を変更可能に構成されている。   The fuel debris measurement system 1 </ b> C includes a shielding device 40 provided corresponding to the gamma ray detector 26 in addition to the gamma ray detector 26. The shielding device 40 includes shielding bodies 44 and 45 configured to be movable with respect to the gamma ray detector 26 (hereinafter referred to as movable shielding bodies) 44 and 45, and respond by moving the movable shielding bodies 44 and 45. A predetermined portion from which gamma rays incident on the gamma ray detector 26 are emitted can be changed.

可動遮蔽体44,45は、図4に示す容器5の軸心Aに垂直な横断面において、対応するガンマ線検出器26と容器5との間に配置されており、図4に矢印Mで示す所定の方向に移動可能に構成されている。可動遮蔽体44,45は、当該ガンマ線検出器26と軸心Aとを結ぶ直線と垂直な方向(図に矢印Mで示す)において、互いに近接すること、又は互いに離間することが可能に構成されている。   The movable shields 44 and 45 are disposed between the corresponding gamma ray detector 26 and the container 5 in the cross section perpendicular to the axis A of the container 5 shown in FIG. It is configured to be movable in a predetermined direction. The movable shields 44 and 45 are configured to be close to each other or separated from each other in a direction perpendicular to a straight line connecting the gamma ray detector 26 and the axis A (indicated by an arrow M in the drawing). ing.

遮蔽装置40は、2つの可動遮蔽体44,45を互いに近接又は離間させることにより、可動遮蔽体44,45同士の間隔(以下、開度と記す)を変更可能に構成されている。本実施形態において、遮蔽装置40は、3つの開度を変更可能に構成されている。   The shielding device 40 is configured to be able to change an interval between the movable shields 44 and 45 (hereinafter referred to as an opening degree) by bringing the two movable shields 44 and 45 close to or away from each other. In the present embodiment, the shielding device 40 is configured to be able to change three opening degrees.

具体的には、遮蔽装置40は、収容領域のうち部分51からのガンマ線を遮蔽し、部分52,53,54からのガンマ線をガンマ線検出器26に入射させる開度(以下、第1開度と記す)と、収容領域のうち部分51,52からのガンマ線を遮蔽し、且つ部分53,54からのガンマ線をガンマ線検出器26に入射させる開度(以下、第2開度と記す)と、収容領域のうち部分51,52,53からのガンマ線を遮蔽し、部分54からのガンマ線をガンマ線検出器26に入射させる開度(以下、第3開度と記す)とを変更可能に構成されている。   Specifically, the shielding device 40 shields gamma rays from the portion 51 in the accommodation area and makes the gamma rays from the portions 52, 53, and 54 enter the gamma ray detector 26 (hereinafter referred to as a first opening). An opening (hereinafter referred to as a second opening) that shields gamma rays from the portions 51 and 52 and makes the gamma rays from the portions 53 and 54 enter the gamma ray detector 26, and The gamma rays from the portions 51, 52, and 53 in the region are shielded, and the opening (hereinafter referred to as the third opening) at which the gamma rays from the portion 54 enter the gamma ray detector 26 can be changed. .

また、燃料デブリ測定システム1Cは、遮蔽装置40における可動遮蔽体44,45の駆動、すなわち開度の切替を制御可能な装置(以下、単に「コントローラ」と記す)9を有している。コントローラ9は、全体測定用ガンマ線検出器21及びガンマ線検出器26により検出されたガンマ線に関するデータを取得するデータ処理装置7と、遮蔽装置40に電気的に接続されている。コントローラ9は、データ処理装置7からの信号を受けて、遮蔽装置40の開度を制御することが可能である。   The fuel debris measurement system 1 </ b> C includes a device (hereinafter simply referred to as “controller”) 9 that can control driving of the movable shields 44 and 45 in the shielding device 40, that is, switching of the opening degree. The controller 9 is electrically connected to the shielding device 40 and the data processing device 7 that acquires data relating to the gamma rays detected by the gamma ray detector 21 for whole measurement and the gamma ray detector 26. The controller 9 can receive the signal from the data processing device 7 and control the opening degree of the shielding device 40.

本実施形態において、コントローラ9には、遮蔽装置40を制御するための計時、計数及び演算を実行可能なPLC(programmable logic controller)を用いることができる。   In the present embodiment, the controller 9 may be a programmable logic controller (PLC) that can perform timing, counting, and calculation for controlling the shielding device 40.

本実施形態においては、容器5の軸心Aに垂直な横断面において、遮蔽装置40が第1開度に制御された状態で、ガンマ線検出器26及び遮蔽体44,45に対して容器5を1回転、相対回転させて、部分52,53,54からのガンマ線をガンマ線検出器26に入射させる。この間に、データ処理装置7は、ガンマ線検出器26により検出された部分52,53,54からのガンマ線を計数する。   In the present embodiment, the container 5 is placed against the gamma ray detector 26 and the shields 44 and 45 in a state where the shield device 40 is controlled to the first opening in the cross section perpendicular to the axis A of the container 5. The gamma rays from the portions 52, 53, and 54 are incident on the gamma ray detector 26 after being rotated once and relatively rotated. During this time, the data processing device 7 counts the gamma rays from the portions 52, 53 and 54 detected by the gamma ray detector 26.

また、遮蔽装置40が第2開度に制御された状態で、容器5を1回転、相対回転させる間に、データ処理装置7は、部分53,54から放出されてガンマ線検出器26により検出されたガンマ線を計数する。同様に、遮蔽装置40が第3開度に制御された状態で、容器5を1回転、相対回転させる間に、データ処理装置7は、部分54から放出されてガンマ線検出器26により検出されたガンマ線を計数する。   In addition, while the shielding device 40 is controlled to the second opening, the data processing device 7 is emitted from the portions 53 and 54 and detected by the gamma ray detector 26 while the container 5 is rotated once and relatively rotated. Count the gamma rays. Similarly, while the shielding device 40 is controlled to the third opening, the data processing device 7 is discharged from the portion 54 and detected by the gamma ray detector 26 while the container 5 is rotated once and relatively rotated. Count gamma rays.

このように、容器5を3回転(すなわち第1開度で1回転、第2開度で1回転、第3開度で1回転)相対回転させる間に、データ処理装置7は、全体測定用ガンマ線検出器21により検出された収容領域全体(51,52,53,54)から放出されたガンマ線を計数する。   Thus, during relative rotation of the container 5 by three rotations (that is, one rotation at the first opening, one rotation at the second opening, and one rotation at the third opening), the data processing device 7 The gamma rays emitted from the entire accommodation area (51, 52, 53, 54) detected by the gamma ray detector 21 are counted.

データ処理装置7は、全体測定用ガンマ線検出器21により検出されたガンマ線の数と、遮蔽装置40が第1開度にあるときにガンマ線検出器26により検出されたガンマ線の数との差分から、収容領域のうち部分51から放出されたガンマ線の数Aを算出する。また、データ処理装置7は、遮蔽装置40が第1開度にあるときにガンマ線検出器26により検出されたガンマ線の数と、第2開度にあるときに検出されたガンマ線の数との差分から、収容領域のうち部分52から放出されたガンマ線の数Aを算出する。 From the difference between the number of gamma rays detected by the gamma ray detector for overall measurement 21 and the number of gamma rays detected by the gamma ray detector 26 when the shielding device 40 is at the first opening, the data processing device 7 calculates the number a 1 of the emitted gamma rays from the portion 51 of the receiving area. Further, the data processing device 7 determines that the difference between the number of gamma rays detected by the gamma ray detector 26 when the shielding device 40 is at the first opening and the number of gamma rays detected when the shielding device 40 is at the second opening. From this, the number A 2 of gamma rays emitted from the portion 52 of the accommodation area is calculated.

同様にして、データ処理装置7は、遮蔽装置40が第2開度にあるときにガンマ線検出器26により検出されたガンマ線の数と、第3開度にあるときに検出されたガンマ線の数との差分から、収容領域のうち部分53から放出されたガンマ線の数Aを算出する。なお、収容領域のうち部分54から放出されたガンマ線の数Aは、遮蔽装置40が第3開度にあるときにガンマ線検出器26により検出されたガンマ線の数である。 Similarly, the data processing device 7 determines the number of gamma rays detected by the gamma ray detector 26 when the shielding device 40 is at the second opening, and the number of gamma rays detected when the shielding device 40 is at the third opening. from the difference, calculates the number a 3 of the emitted gamma rays from the portion 53 of the receiving area. Note that the number A 4 of gamma rays emitted from the portion 54 in the accommodation area is the number of gamma rays detected by the gamma ray detector 26 when the shielding device 40 is at the third opening.

このようにして、データ処理装置7は、全体測定用ガンマ線検出器21及び部分測定用ガンマ線検出器26に対して、容器5が3回転、相対回転する度に、収容領域を構成する各部分51,52,53,54にそれぞれ対応するガンマ線の数A,A,A,Aを算出することができる。 In this way, the data processing device 7 is configured so that each of the portions 51 constituting the accommodation region is provided each time the container 5 rotates three times relative to the whole measurement gamma ray detector 21 and the partial measurement gamma ray detector 26. , 52, 53, and 54, the numbers of gamma rays A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 respectively can be calculated.

データ処理装置7は、これらガンマ線の数A,A,A,Aに、それぞれ対応する定数R,R,R,Rを乗じることにより、各部分51,52,53,54ごとに重み付けを行なって加重平均を算出し、上記数式に示すように当該加重平均に基いて容器5内に収容された燃料デブリの平均燃焼度Cを算出する。 The data processing device 7 multiplies the numbers A 1 , A 2 , A 3 , A 4 of these gamma rays by the corresponding constants R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , respectively, thereby obtaining the respective parts 51, 52, 53. , 54 is weighted to calculate a weighted average, and an average burnup C of fuel debris contained in the container 5 is calculated based on the weighted average as shown in the above formula.

本実施形態によれば、全体測定用ガンマ線検出器21及び遮蔽体31に加えて、単数の部分測定用ガンマ線検出器26と、開度を変更可能な遮蔽装置40を備えるだけで、収容領域を構成する4つの部分51,52,53,54ごとに重み付けを行って、容器5内に収容された燃料デブリの平均燃焼度Cを算出することができる。   According to the present embodiment, in addition to the entire measurement gamma ray detector 21 and the shield 31, in addition to the single partial measurement gamma ray detector 26 and the shielding device 40 whose opening degree can be changed, the accommodation area can be increased. The average burnup C of the fuel debris accommodated in the container 5 can be calculated by weighting each of the four portions 51, 52, 53, and 54 constituting the same.

なお、本実施形態においては、全体測定用ガンマ線検出器21と、部分測定用ガンマ線検出器26との2つのガンマ線検出器を用いて、容器5内に収容された燃料デブリから放出されたガンマ線を検出するものとしたが、本発明に係る燃料デブリ測定システムは、この態様に限定されるものではない。燃料デブリ測定システムは、容器5の径方向外側に配置されており、当該容器5内に収容された燃料デブリから放出され、当該容器5の周壁5cを透過したガンマ線を検出可能なガンマ線検出器を、少なくとも一つ備えていれば良い。   In the present embodiment, the gamma rays emitted from the fuel debris accommodated in the container 5 are detected using two gamma ray detectors, ie, the whole measurement gamma ray detector 21 and the partial measurement gamma ray detector 26. Although detected, the fuel debris measurement system according to the present invention is not limited to this mode. The fuel debris measurement system is disposed outside the container 5 in the radial direction, and includes a gamma ray detector that can detect gamma rays emitted from the fuel debris accommodated in the container 5 and transmitted through the peripheral wall 5c of the container 5. It is sufficient to have at least one.

例えば、上述したガンマ線検出器26に収容領域全体からのガンマ線が入射できるよう遮蔽装置40を構成することにより、当該ガンマ線検出器26を全体測定用ガンマ線検出器として使用することも可能である。この態様の場合、容器5を4回転、相対回転させる間に、データ処理装置7は、収容領域を構成する4つの部分からのガンマ線をそれぞれ計数することができる。   For example, the gamma ray detector 26 can be used as a gamma ray detector for overall measurement by configuring the shielding device 40 so that gamma rays from the entire accommodation area can enter the gamma ray detector 26 described above. In the case of this aspect, the data processing device 7 can count gamma rays from the four portions constituting the storage area while rotating the container 5 four times and relatively rotating.

なお、本実施形態においては、収容領域を4つの部分に分割しており、部分測定用ガンマ線検出器26へのガンマ線の入射を制限する遮蔽装置40は、3つの開度を変更可能なものとしたが、本発明に係る収容領域の分割態様、及び遮蔽装置の開度切替は、この態様に限定されるものではない。遮蔽装置の開度を、より多数の変更可能なものとすれば、収容領域を、より多数の部分に分割して、より高い精度で燃料デブリの平均燃焼度を算出することも可能である。   In the present embodiment, the receiving area is divided into four parts, and the shielding device 40 that restricts the incidence of gamma rays to the partial measurement gamma ray detector 26 can change three opening degrees. However, the division | segmentation aspect of the accommodating area | region which concerns on this invention, and the opening degree switching of a shielding apparatus are not limited to this aspect. If the opening degree of the shielding device can be changed more, it is possible to divide the containing region into a larger number of parts and calculate the average burnup of the fuel debris with higher accuracy.

〔他の実施形態〕
上述した各実施形態において、容器5内に収容された燃料デブリからのガンマ線を検出する全体測定用ガンマ線検出器21と部分測定用ガンマ線検出器22,23,24,26には、ゲルマニウム検出器すなわち半導体検出器が用いられるものとしたが、本発明に係るガンマ線検出器は、これに限定されるものではない。ガンマ線検出器は、容器5の径方向外側に配置されており、容器5を透過した放射線のうち、主にガンマ線を検出可能なものであれば良い。
[Other Embodiments]
In each of the above-described embodiments, the whole measurement gamma ray detector 21 and the partial measurement gamma ray detectors 22, 23, 24, and 26 that detect gamma rays from the fuel debris accommodated in the container 5 include a germanium detector. Although the semiconductor detector is used, the gamma ray detector according to the present invention is not limited to this. The gamma ray detector may be disposed outside the container 5 in the radial direction and can detect gamma rays mainly from the radiation transmitted through the container 5.

このようなガンマ線検出器には、例えば、シンチレーション検出器を用いることも可能である。例えば、NaIの単結晶をシンチレータとし、当該シンチレータに光学的に結合されている光検知デバイス(例えば、フォトダイオード等)を有する放射線検出器、いわゆるNaIシンチレーション検出器を用いることも好適である。   For example, a scintillation detector can be used as such a gamma ray detector. For example, it is also preferable to use a radiation detector having a light detection device (for example, a photodiode) optically coupled to the scintillator, that is, a so-called NaI scintillation detector, using a NaI single crystal as a scintillator.

また、各実施形態において、容器5は、ガンマ線検出器21,22,23,24(図1及び図2参照),ガンマ線検出器26(図3及び図4参照)に対して、その軸心Aを中心に一定の角速度で相対回転しながら、軸方向に一定の速度で相対移動するよう駆動されるものとしたが、本発明において、ガンマ線検出器に対して容器を相対回転させる手法は、この態様に限定されるものではない。容器は、その軸心Aを中心に一定の角速度でガンマ線検出器に対して相対回転できれば良い。   In each embodiment, the container 5 has an axis A relative to the gamma ray detectors 21, 22, 23, 24 (see FIGS. 1 and 2) and the gamma ray detector 26 (see FIGS. 3 and 4). In the present invention, the relative rotation of the container with respect to the gamma ray detector is performed by the relative rotation at a constant angular speed while rotating relative to the gamma ray detector. It is not limited to the embodiment. The container only needs to be able to rotate relative to the gamma ray detector at a constant angular velocity about its axis A.

例えば、容器5が、ガンマ線検出器21,22,23,24及び遮蔽体31,32,33,34に対して、1回転、相対回転するごとに、軸方向に所定の距離、相対移動するよう駆動するものとしても良い。この態様によっても、各ガンマ線検出器21,22,23,24を、容器5の周壁5cの全てと対向させて、容器5内に収容された全ての燃料デブリからのガンマ線を検出することが可能である。   For example, the container 5 moves relative to the gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 and the shields 31, 32, 33, and 34 by a predetermined distance in the axial direction every time the container 5 rotates and makes a relative rotation. It may be driven. Also according to this aspect, it is possible to detect gamma rays from all fuel debris accommodated in the container 5 by making the respective gamma ray detectors 21, 22, 23, and 24 face all the peripheral walls 5 c of the container 5. It is.

また、各実施形態において、燃料デブリ測定システム1,1Cは、内部に燃料デブリが収容された容器5をその軸心Aを中心に回転駆動可能であり、且つ当該容器5を軸心Aに沿う軸方向に駆動可能なハンドリング装置6を備えるものとしたが、本発明に係る燃料デブリ測定システムは、この態様に限定されるものではない。燃料デブリ測定システムは、各ガンマ線検出器及び各遮蔽体に対して、容器5が、その軸心Aを中心に相対回転可能に構成されていれば良い。   Further, in each embodiment, the fuel debris measurement systems 1 and 1C can rotate and drive the container 5 in which the fuel debris is stored around the axis A, and the container 5 is aligned along the axis A. Although the handling device 6 that can be driven in the axial direction is provided, the fuel debris measurement system according to the present invention is not limited to this mode. In the fuel debris measurement system, the container 5 only needs to be configured to be rotatable relative to each gamma ray detector and each shield around the axis A thereof.

例えば、燃料デブリ測定システムは、各ガンマ線検出器及び各遮蔽体が、静止している容器5の軸心Aを中心に回転駆動されるよう構成されているものとしても良い。この態様においても、容器5の周壁5cの全面と、ガンマ線検出器21,22,23,24が対向するように、各ガンマ線検出器及び各遮蔽体を軸方向に駆動することにより、上述した各実施形態と同等の精度で、燃料デブリの平均燃焼度を測定することができる。   For example, the fuel debris measurement system may be configured such that each gamma ray detector and each shield are rotationally driven about the axis A of the stationary container 5. Also in this aspect, each gamma-ray detector and each shield are driven in the axial direction so that the entire surface of the peripheral wall 5c of the container 5 and the gamma-ray detectors 21, 22, 23, and 24 are opposed to each other. The average burnup of the fuel debris can be measured with the same accuracy as the embodiment.

本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1,1C 燃料デブリ測定システム
3 使用済燃料プールの底
5 容器
5a 端部
5c 周壁
5e 端部
6 ハンドリング装置
7 データ処理装置
9 コントローラ
10 本体
11 軸方向延伸部
12 外側突出部
13 底部
14 支持部材
15 開口縁部
16 開口
18 ガイド機構
21 ガンマ線検出器(全体測定用ガンマ線検出器)
22 ガンマ線検出器(部分測定用ガンマ線検出器、第2ガンマ線検出器)
23 ガンマ線検出器(部分測定用ガンマ線検出器、第3ガンマ線検出器)
24 ガンマ線検出器(部分測定用ガンマ線検出器、第4ガンマ線検出器)
26 ガンマ線検出器(部分測定用ガンマ線検出器)
31 遮蔽体(第1遮蔽体)
32 遮蔽体(第2遮蔽体)
33 遮蔽体(第3遮蔽体)
34 遮蔽体(第4遮蔽体)
40 遮蔽装置
44 遮蔽体(可動遮蔽体)
45 遮蔽体(可動遮蔽体)
51,52,53,54 収容領域の所定の部分
1,1C Fuel debris measurement system 3 Spent fuel pool bottom 5 Container 5a End 5c Peripheral wall 5e End 6 Handling device 7 Data processing device 9 Controller 10 Main body 11 Axial extension 12 Outer protrusion 13 Bottom 14 Support member 15 Opening edge 16 Opening 18 Guide mechanism 21 Gamma ray detector (gamma ray detector for whole measurement)
22 Gamma ray detector (gamma ray detector for partial measurement, second gamma ray detector)
23 Gamma ray detector (Gamma ray detector for partial measurement, 3rd gamma ray detector)
24 Gamma ray detector (Gamma ray detector for partial measurement, 4th gamma ray detector)
26 Gamma ray detector (gamma ray detector for partial measurement)
31 Shield (first shield)
32 Shield (second shield)
33 Shield (Third Shield)
34 Shield (4th shield)
40 Shielding device 44 Shielding body (movable shielding body)
45 Shield (movable shield)
51, 52, 53, 54 Predetermined part of the storage area

Claims (12)

略筒状をなしており、内部に燃料デブリを収容する金属製の容器と、
前記容器の径方向外側に配置されており、燃料デブリから放出されて当該容器を透過したガンマ線を検出可能な、少なくとも一つのガンマ線検出器と、
前記ガンマ線検出器に対応して設けられており、前記容器の軸心に垂直な横断面において、燃料デブリを収容可能な収容領域のうち当該軸心を中心とする円形をなしている所定の部分からのガンマ線を、対応するガンマ線検出器に入射させる、少なくとも一つの遮蔽体と、
を備え、
前記容器は、その軸心を中心に前記ガンマ線検出器に対して相対回転可能に構成されており、
前記容器が所定の角速度で相対回転している間に前記ガンマ線検出器により検出された前記収容領域全体からのガンマ線の数と前記所定の部分からのガンマ線の数とをそれぞれ計数し、当該所定の部分からのガンマ線の数に重み付けを行って、前記容器内に収容されている燃料デブリの平均燃焼度を算出するデータ処理装置を、
さらに備えることを特徴とする燃料デブリ測定システム。
A metal container that has a substantially cylindrical shape and contains fuel debris inside,
At least one gamma ray detector disposed on the radially outer side of the container and capable of detecting gamma rays emitted from the fuel debris and transmitted through the container;
A predetermined portion provided corresponding to the gamma ray detector and having a circular shape centering on the axis of the storage area capable of storing fuel debris in a cross section perpendicular to the axis of the container At least one shield that impinges gamma rays from a corresponding gamma ray detector;
With
The container is configured to be rotatable relative to the gamma ray detector about its axis.
While the container is relatively rotating at a predetermined angular velocity, the number of gamma rays detected from the entire containing area detected by the gamma ray detector and the number of gamma rays from the predetermined portion are counted, respectively. A data processing device that weights the number of gamma rays from a portion and calculates an average burnup of fuel debris contained in the container,
A fuel debris measurement system further comprising:
複数の前記遮蔽体のうち一つは、前記収容領域全体からのガンマ線が、対応するガンマ線検出器に入射可能に構成されており、
当該遮蔽体のうち少なくとも一つは、前記所定の部分からのガンマ線が、対応するガンマ線検出器に入射可能に構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の燃料デブリ測定システム。
One of the plurality of shields is configured such that gamma rays from the entire containing area can enter a corresponding gamma ray detector,
The fuel debris measurement system according to claim 1, wherein at least one of the shields is configured such that gamma rays from the predetermined portion can enter a corresponding gamma ray detector.
前記ガンマ線検出器は、
前記収容領域全体からのガンマ線が入射するよう対応する遮蔽体が構成されており、当該収容領域全体からのガンマ線を検出する全体測定用ガンマ線検出器と、
前記所定の部分からのガンマ線が入射するよう対応する遮蔽体が構成されており、当該所定の部分からのガンマ線を検出する部分測定用ガンマ線検出器と、
を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料デブリ測定システム。
The gamma ray detector is
A corresponding shield is configured so that gamma rays from the entire containing area are incident, and a gamma ray detector for whole measurement for detecting gamma rays from the whole containing area,
A corresponding shield is configured so that gamma rays from the predetermined portion are incident, and a gamma ray detector for partial measurement that detects gamma rays from the predetermined portion;
The fuel debris measurement system according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
複数の前記ガンマ線検出器と、当該ガンマ線検出器にそれぞれ対応する複数の遮蔽体は、前記軸心を中心として周方向に配列されており、
各遮蔽体は、前記軸心と垂直な横断面において、対応するガンマ線検出器に入射可能なガンマ線の当該ガンマ線検出器に対する入射角度が、それぞれ異なるように構成されている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の燃料デブリ測定システム。
The plurality of gamma ray detectors and the plurality of shields respectively corresponding to the gamma ray detectors are arranged in the circumferential direction around the axis.
Each of the shields is configured such that, in a cross section perpendicular to the axis, the incident angles of the gamma rays that can enter the corresponding gamma ray detectors with respect to the gamma ray detectors are different from each other. The fuel debris measurement system according to any one of claims 1 to 3.
対応するガンマ線検出器に対して移動可能に構成された前記遮蔽体である可動遮蔽体を含み、当該可動遮蔽体を移動させることにより、対応するガンマ線検出器に入射するガンマ線が放出される所定の部分を変更可能な遮蔽装置を、
さらに備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の燃料デブリ測定システム。
A movable shield that is the shield configured to be movable with respect to a corresponding gamma ray detector, and by moving the movable shield, a gamma ray incident on the corresponding gamma ray detector is emitted. A shielding device that can change the part,
The fuel debris measurement system according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
複数の前記可動遮蔽体は、前記軸心に垂直な横断面において、対応するガンマ線検出器と前記容器との間に配置されており、それぞれ所定の方向に移動可能に構成されており、且つ互いに近接又は離間することが可能に構成されており、
前記遮蔽装置は、前記可動遮蔽体を互いに近接又は離間させることにより、前記所定の部分を変更する
ことを特徴とする請求項5に記載の燃料デブリ測定システム。
The plurality of movable shields are arranged between a corresponding gamma ray detector and the container in a cross section perpendicular to the axis, and each movable shield is configured to be movable in a predetermined direction. It is configured to be able to approach or separate,
6. The fuel debris measurement system according to claim 5, wherein the shielding device changes the predetermined portion by moving the movable shields close to or away from each other.
前記容器を保持しており、且つ前記軸心を中心として所定の角速度で当該容器を回転駆動可能なハンドリング装置を、さらに備え、
前記容器は、当該ハンドリング装置により回転駆動されて、前記軸心を中心に回転する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の燃料デブリ測定システム。
A handling device that holds the container and is capable of rotationally driving the container at a predetermined angular velocity about the axis;
The fuel debris measurement system according to any one of claims 1 to 6, wherein the container is driven to rotate by the handling device and rotates around the axis.
前記ガンマ線検出器及び前記遮蔽体が結合されており、前記容器のうち少なくとも一部を収容可能な本体と、
前記本体に設けられており、前記容器と接することにより当該容器を所定の径方向位置に導くガイド機構と、
をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載の燃料デブリ測定システム。
The gamma ray detector and the shield are combined, and a main body capable of accommodating at least a part of the container;
A guide mechanism that is provided in the main body and guides the container to a predetermined radial position by contacting the container;
The fuel debris measurement system according to claim 7, further comprising:
前記容器は、その周壁のほぼ全てが前記ガンマ線検出器と対向するように、当該ガンマ線検出器に対して、前記軸心を中心に相対回転しながら、当該軸心に沿う軸方向に一定の速度で相対移動する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の燃料デブリ測定システム。
The container has a constant speed in the axial direction along the axis while relatively rotating around the axis with respect to the gamma ray detector so that almost all of the peripheral wall faces the gamma ray detector. The fuel debris measurement system according to any one of claims 1 to 8, wherein the fuel debris measurement system moves relative to each other.
前記データ処理装置は、前記収容領域全体からのガンマ線の数に基いて算出された平均燃焼度に、複数の前記所定の部分からのガンマ線の数の加重平均に基づいて算出された補正係数を乗じることにより、前記容器内に収容されている燃料デブリの平均燃焼度を算出する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の燃料デブリ測定システム。
The data processing device multiplies the average burnup calculated based on the number of gamma rays from the entire containing area by a correction coefficient calculated based on a weighted average of the number of gamma rays from the plurality of predetermined portions. The fuel debris measurement system according to any one of claims 1 to 8, wherein an average burnup of the fuel debris contained in the container is calculated.
略筒状をなしており、内部に燃料デブリを収容する金属製の容器と、前記容器の径方向外側に配置されており、燃料デブリから放出されて当該容器を透過したガンマ線を検出可能な、少なくとも一つのガンマ線検出器と、前記ガンマ線検出器に対応して設けられており、前記容器の軸心に垂直な横断面において燃料デブリを収容可能な収容領域のうち当該軸心を中心とする円形をなしている所定の部分からのガンマ線を、対応するガンマ線検出器に入射させる、少なくとも一つの遮蔽体と、前記ガンマ線検出器により検出されたガンマ線に関するデータを取得するデータ処理装置とを用いて、前記容器内に収容されている燃料デブリの平均燃焼度を測定する燃料デブリ測定方法であって、
前記データ処理装置が、前記容器がその軸心を中心に前記ガンマ線検出器に対して所定の角速度で相対回転している間に前記ガンマ線検出器により検出された前記収容領域全体からのガンマ線の数と前記所定の部分からのガンマ線の数とをそれぞれ計数するステップと、
前記データ処理装置が、当該所定の部分からのガンマ線の数に重み付けを行って、前記容器内に収容されている燃料デブリの平均燃焼度を算出するステップと、
を含むことを特徴とする燃料デブリ測定方法。
It has a substantially cylindrical shape, and is disposed in a metal container that contains fuel debris inside, and radially outward of the container, and can detect gamma rays that have been emitted from the fuel debris and transmitted through the container. At least one gamma ray detector and a circular shape centered on the axis of the storage region that is provided corresponding to the gamma ray detector and can store fuel debris in a cross section perpendicular to the axis of the container Using at least one shield that causes gamma rays from a predetermined portion forming the light to enter a corresponding gamma ray detector, and a data processing device that acquires data on gamma rays detected by the gamma ray detector, A fuel debris measuring method for measuring an average burnup of fuel debris contained in the container,
The number of gamma rays from the entire containing area detected by the gamma ray detector while the data processing device is rotating relative to the gamma ray detector at a predetermined angular velocity about the axis of the container. Counting the number of gamma rays from each of the predetermined portions,
The data processor weights the number of gamma rays from the predetermined portion to calculate an average burnup of fuel debris contained in the container;
A fuel debris measuring method comprising:
前記平均燃焼度を算出するステップは、
前記データ処理装置が、前記収容領域全体からのガンマ線の数に基いて平均燃焼度を算出するステップと、
当該データ処理装置が、複数の前記所定の部分からのガンマ線の数の加重平均に基づいて当該平均燃焼度に乗じる補正係数を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項11に記載の燃料デブリ測定方法。
The step of calculating the average burnup includes
The data processor calculates an average burnup based on the number of gamma rays from the entire containment area;
The data processing device calculating a correction coefficient for multiplying the average burnup based on a weighted average of the number of gamma rays from the plurality of the predetermined portions;
The fuel debris measuring method according to claim 11, comprising:
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