JPH02222888A - 中性子増倍率測定法 - Google Patents
中性子増倍率測定法Info
- Publication number
- JPH02222888A JPH02222888A JP1039192A JP3919289A JPH02222888A JP H02222888 A JPH02222888 A JP H02222888A JP 1039192 A JP1039192 A JP 1039192A JP 3919289 A JP3919289 A JP 3919289A JP H02222888 A JPH02222888 A JP H02222888A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- neutron
- multiplication factor
- detector
- neutron flux
- phi
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- 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
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
この発明は中性子増倍体系における中性子増倍率測定法
に関する。
に関する。
(従来の技術)
核燃料を含む体系では、必ず中性子増倍現象が生じてい
る。このような体系のうら、特に臨界安全性を確保する
必要がある中性子増倍体系の場合、あるいは核分裂性核
種のm度や燃焼度の評価を行う必要がある場合には、体
系の中性子増倍率を評価する必要がある。ところが、こ
のような体系例えば核燃料領域としての燃料集合体では
、実効増倍率(ken、以下単にkで示す。)は臨界値
(1,000)よりも極めて小ざく、その実効増倍率の
測定が困難とされていた。
る。このような体系のうら、特に臨界安全性を確保する
必要がある中性子増倍体系の場合、あるいは核分裂性核
種のm度や燃焼度の評価を行う必要がある場合には、体
系の中性子増倍率を評価する必要がある。ところが、こ
のような体系例えば核燃料領域としての燃料集合体では
、実効増倍率(ken、以下単にkで示す。)は臨界値
(1,000)よりも極めて小ざく、その実効増倍率の
測定が困難とされていた。
本発明者は、燃料集合体の一側面に中性子源を配置し、
対向する他の一側面に中性子検出器を配置する「アクテ
ィブ中性子増倍法」において、中性子源に基づく増倍中
性子束φと上記実効増倍率にとの間に式(1)に示す関
係が成立することを発見し、特開昭58−92924号
公報記載の発明において開示した。
対向する他の一側面に中性子検出器を配置する「アクテ
ィブ中性子増倍法」において、中性子源に基づく増倍中
性子束φと上記実効増倍率にとの間に式(1)に示す関
係が成立することを発見し、特開昭58−92924号
公報記載の発明において開示した。
ここで、a、bは測定条件によって決まる定数であり、
定数すは常に正である。また定数aは正あるいは角の値
である。
定数すは常に正である。また定数aは正あるいは角の値
である。
本発明者は、その後更に研究を進め、核燃料領域の軸と
直交する線上に中性子源と中性子検出器を配置するので
はなく、斜交する線上に両者を配置した方が、実効増倍
率kによる増倍中性子束の相対変化すなわち(1/φ)
(dφ/dk)が大きくなることを発見し、待n昭59
〜31490号公報記載の発明において開示した。
直交する線上に中性子源と中性子検出器を配置するので
はなく、斜交する線上に両者を配置した方が、実効増倍
率kによる増倍中性子束の相対変化すなわち(1/φ)
(dφ/dk)が大きくなることを発見し、待n昭59
〜31490号公報記載の発明において開示した。
このように中性子源および中性子検出器を斜交配置する
と、式(1)におけるaの値が負となり、その絶対値を
大きくできることが判明した。aの値が負になると、a
=Oの場合に比べ(1/φ)(dφ/dk)を大きくで
きる。したがって、上述のように改良を施したアクティ
ブ中性子増倍法では、実効増倍率kに対する感度を高め
てることができる。しかし、本来、増倍中性子束φの値
は実質的に絶対測定が必要であり、測定に際しては細心
の注意をする必要があることが判明した。
と、式(1)におけるaの値が負となり、その絶対値を
大きくできることが判明した。aの値が負になると、a
=Oの場合に比べ(1/φ)(dφ/dk)を大きくで
きる。したがって、上述のように改良を施したアクティ
ブ中性子増倍法では、実効増倍率kに対する感度を高め
てることができる。しかし、本来、増倍中性子束φの値
は実質的に絶対測定が必要であり、測定に際しては細心
の注意をする必要があることが判明した。
一方、本発明者は、中性子源を使用することなく、核燃
料領域から自発的に放出される自発中性子を内部中性子
源として利用するいわゆる「パッシブ中性子増倍法」を
開発し、日本原子力学会昭和61年年会要旨集B33の
105頁および同昭和62年年会要旨集E17の253
頁、ざらにInternational Semtna
r on Nucl、ear Cr1ticality
Safety l5C3’87(Tokyo)の291
頁においてti1示した。
料領域から自発的に放出される自発中性子を内部中性子
源として利用するいわゆる「パッシブ中性子増倍法」を
開発し、日本原子力学会昭和61年年会要旨集B33の
105頁および同昭和62年年会要旨集E17の253
頁、ざらにInternational Semtna
r on Nucl、ear Cr1ticality
Safety l5C3’87(Tokyo)の291
頁においてti1示した。
この方法は、使用済み燃料集合体のように内部に自発中
性子源だ分布しているような体系に対して最も容易に適
応できる。そして、この方法は外部中性子源を必要とし
ないので、原理および方法が簡単であり、細心の注意を
払って増倍中性子束φを測定する必要がない。しかし、
このパッシブ中性子増倍法は、前述の改良されたアクテ
ィブ中性子増倍法に比べて実効増倍率kに対する感度が
小さく、細心の注意を払っても一定以上の精度を確保す
る上で限界があった。
性子源だ分布しているような体系に対して最も容易に適
応できる。そして、この方法は外部中性子源を必要とし
ないので、原理および方法が簡単であり、細心の注意を
払って増倍中性子束φを測定する必要がない。しかし、
このパッシブ中性子増倍法は、前述の改良されたアクテ
ィブ中性子増倍法に比べて実効増倍率kに対する感度が
小さく、細心の注意を払っても一定以上の精度を確保す
る上で限界があった。
(発明が解決しようとする課題)
上述のように、改良したアクティブ中性子増倍法では、
実効増倍率にの感度を高めることができるものの、増倍
中性子束φを細心の注意を払って測定しなければならな
い。また、パッシブ中性子増倍法では、増倍中性子束φ
の測定に細心の注意を払う必要がないものの、実効増倍
率kに対する感度が小さく、実効増倍率kを一定以上の
精度で測定するには限界があった。
実効増倍率にの感度を高めることができるものの、増倍
中性子束φを細心の注意を払って測定しなければならな
い。また、パッシブ中性子増倍法では、増倍中性子束φ
の測定に細心の注意を払う必要がないものの、実効増倍
率kに対する感度が小さく、実効増倍率kを一定以上の
精度で測定するには限界があった。
この発明は本発明者が開発・改良したアクティブ中性子
増倍法とパッシブ中性子増倍法の長所を生かし、短所を
大幅に改良した新規なアクティブ中性子増倍法を提供す
るものであり、つまり細心の注意を払うことなく増倍中
性子束φを測定でき、さらに実効増倍率kに対する感度
を高めることができる中性子増倍率測定法を提供するこ
とを目的とする。
増倍法とパッシブ中性子増倍法の長所を生かし、短所を
大幅に改良した新規なアクティブ中性子増倍法を提供す
るものであり、つまり細心の注意を払うことなく増倍中
性子束φを測定でき、さらに実効増倍率kに対する感度
を高めることができる中性子増倍率測定法を提供するこ
とを目的とする。
(発明の構成〕
(ff題を解決するための手段〉
この発明は、核燃料領域を挟んでその両側に中性子源お
よび中性子検出器をそれぞれ斜交して配置し、次に、上
記核燃料領域の外周の少々(とも一部に中性子制陣部材
を着脱し、これら着脱時の各々に上記中性子検出器を用
いて中性子束を測定し、その後、これらの中性子束から
中性子束比を求め、この中性子束比から、予め定められ
た中性子束比と中性子増倍率との関係を用いて中性子増
倍率を算定することを特徴とするもので・ある。
よび中性子検出器をそれぞれ斜交して配置し、次に、上
記核燃料領域の外周の少々(とも一部に中性子制陣部材
を着脱し、これら着脱時の各々に上記中性子検出器を用
いて中性子束を測定し、その後、これらの中性子束から
中性子束比を求め、この中性子束比から、予め定められ
た中性子束比と中性子増倍率との関係を用いて中性子増
倍率を算定することを特徴とするもので・ある。
(作用)
したがって、この発明に係る中性子増倍率測定法によれ
ば、核燃料領域の両側それぞれに中性子源および中性子
検出器を斜交して配tしたので、実効増倍率に対する中
性子束比の相対変化率を大きくでき、その結果、実効増
倍率に対する8度を向上させることができる。
ば、核燃料領域の両側それぞれに中性子源および中性子
検出器を斜交して配tしたので、実効増倍率に対する中
性子束比の相対変化率を大きくでき、その結果、実効増
倍率に対する8度を向上させることができる。
また、中性子束比を求めて、この中性子束比から実効増
倍率を算定するので、測定された中性子束から実効増倍
率を求めるのではなく、中性子束比を求めてこの中性子
束比から実効増倍率をn定するので、中性子束の測定に
細心の注意を払う必要がない。
倍率を算定するので、測定された中性子束から実効増倍
率を求めるのではなく、中性子束比を求めてこの中性子
束比から実効増倍率をn定するので、中性子束の測定に
細心の注意を払う必要がない。
(実施例)
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図および第2図はこの発明に係る中性子増倍率測定
法の一実施例を示し、第1図(A)。
法の一実施例を示し、第1図(A)。
(B)はCd角筒を装着したときの燃料集合体のそれぞ
れ断側面図および平面図であり、第2図<A)、(B)
はCd角筒を離脱したときの燃料集合体のそれぞれ断側
面図および平面図である。
れ断側面図および平面図であり、第2図<A)、(B)
はCd角筒を離脱したときの燃料集合体のそれぞれ断側
面図および平面図である。
核燃料領域としての燃料集合体1が水中に設置され、こ
の燃料集合体1の一側面に外部中性子源2(強度S)が
配置され、対向する伯の一側面に中性子検出器3が配置
される。これらの外部中性子源2および中性子検出器3
は、第1図(A)および第2図(A)の−点鎖線に示す
ように、燃料集合体1の軸1Aに対し斜交して配置され
る。ここで、上記水は中性子反射体として機能し、後述
の増倍中性子束φ、φ0の測定精度向上に寄与する。
の燃料集合体1の一側面に外部中性子源2(強度S)が
配置され、対向する伯の一側面に中性子検出器3が配置
される。これらの外部中性子源2および中性子検出器3
は、第1図(A)および第2図(A)の−点鎖線に示す
ように、燃料集合体1の軸1Aに対し斜交して配置され
る。ここで、上記水は中性子反射体として機能し、後述
の増倍中性子束φ、φ0の測定精度向上に寄与する。
また、中性子検出器3は熱中性子検出器の周囲に中性子
減速材を配置し、その外周をCdnで覆って構成される
。この中性子検出器3は、後述のCd角筒4による中性
子束の歪みを受けない熱外中性子あるいは高速中性子を
実質的に検出するものである。
減速材を配置し、その外周をCdnで覆って構成される
。この中性子検出器3は、後述のCd角筒4による中性
子束の歪みを受けない熱外中性子あるいは高速中性子を
実質的に検出するものである。
上述の状態で、まず、燃料集合体1の周囲に中性子i!
ilJ 611部材としてのCd角筒4を装着する。こ
のCd角n4は熱中性子吸収体として機能する。
ilJ 611部材としてのCd角筒4を装着する。こ
のCd角n4は熱中性子吸収体として機能する。
このCd角筒4の装着時に中性子検出PJ3を用いて中
性子束φを測定する。その後、第2図(A)。
性子束φを測定する。その後、第2図(A)。
(B)に示すよう1.:cdMf!I4を1Ilfi脱
し、コ(1)状態で中性子検出器3を用いて中性子束φ
。を測定する。そして、これらの中性子束φおよびφ。
し、コ(1)状態で中性子検出器3を用いて中性子束φ
。を測定する。そして、これらの中性子束φおよびφ。
から中性子束の比φ/φ。を求める。
Cd角筒4装着時の中性子束φおよび実効増(8率にと
の間には、a、bを定数とすると、次式■の関係がある
。
の間には、a、bを定数とすると、次式■の関係がある
。
φ−a+ ・・・・
・・■−k Cd角筒1ffl112時における中性子束φ。および
実効増倍率k。どの間にも、aO,boを定数とすると
次式■の関係がある。
・・■−k Cd角筒1ffl112時における中性子束φ。および
実効増倍率k。どの間にも、aO,boを定数とすると
次式■の関係がある。
ざらに、上記式■および式■から
着脱しても燃料集合体1の組成が変わるわけではないの
で、燃料集合体1の無限増倍率kOoの変化は、燃料集
合体内の中性子束分布とスペクトルの多少の変化の影響
を受けてわずかに変化する程庇である。したがって、 R=に/k ・・・■ とおき、式■のkを門人できる。Rの値は測定条件によ
って変化するが、実効増倍率k。1.:対する依存性が
微少であるので、計咋で求めることができる。弐〇に式
■を代入すると、弐〇は式■となる。
で、燃料集合体1の無限増倍率kOoの変化は、燃料集
合体内の中性子束分布とスペクトルの多少の変化の影響
を受けてわずかに変化する程庇である。したがって、 R=に/k ・・・■ とおき、式■のkを門人できる。Rの値は測定条件によ
って変化するが、実効増倍率k。1.:対する依存性が
微少であるので、計咋で求めることができる。弐〇に式
■を代入すると、弐〇は式■となる。
・・・・・・■
なる関係がある。
ところで、燃料集合体1の外周でCd角n4を・・・・
・・■ この式■がこの実施例で用いられる・関係式である。
・・■ この式■がこの実施例で用いられる・関係式である。
式■におけるa / b 、 a / b 、 b
/ b oは、前述のkと同様に計算で求める。した
がって前述のように、φ/φ を求め、このφ/φ0か
ら式■を用いて実効増倍率k。を算出できる。この時、
a/b、a /b 、b/boはいずれも相対値O であるため計算誤差が生じにクク、さらに中性子源2の
強度Sによる影響もない。また、中性子束比φ/φ0も
比であるため、従来のアクティブ中性子増倍法と異なり
、中性子束φ、φ。の測定に際し細心の注意を必要とし
ない。
/ b oは、前述のkと同様に計算で求める。した
がって前述のように、φ/φ を求め、このφ/φ0か
ら式■を用いて実効増倍率k。を算出できる。この時、
a/b、a /b 、b/boはいずれも相対値O であるため計算誤差が生じにクク、さらに中性子源2の
強度Sによる影響もない。また、中性子束比φ/φ0も
比であるため、従来のアクティブ中性子増倍法と異なり
、中性子束φ、φ。の測定に際し細心の注意を必要とし
ない。
このように中性子束比φ/φ0の測定に際し細心の注意
を払う必要がない叩出を詳説する。いま、式■のおよそ
の性質を理解するために近似計算を行う。例えば、b/
bo:1 、a/b=ao/boと4れば、 φ φ0 ・・・・・・■ となる。(ao/bo)が負となるように測定条件を選
定する。すると、式■において、(φ/φ0)の値は、
右辺のに)で示す因子が存在しないときに比べ小さくで
きる。φo=00とき(φ/φo)=1.OOであり、
k、≠0であれば、Cd角筒4の着脱の場合(φ/φ。
を払う必要がない叩出を詳説する。いま、式■のおよそ
の性質を理解するために近似計算を行う。例えば、b/
bo:1 、a/b=ao/boと4れば、 φ φ0 ・・・・・・■ となる。(ao/bo)が負となるように測定条件を選
定する。すると、式■において、(φ/φ0)の値は、
右辺のに)で示す因子が存在しないときに比べ小さくで
きる。φo=00とき(φ/φo)=1.OOであり、
k、≠0であれば、Cd角筒4の着脱の場合(φ/φ。
)!1llIは必ず1゜00より小さくなる。したがっ
て、中性子束比φ/φ0と1.OOとの差が大きい程、
中性子束比(φ/φ0)の測定誤差に伴う実効増倍率k
。の算定誤差が減少する。上述の理由は、水元明石等の
開示文献(原子力学会昭和61年年会要旨集B53)か
ら理解できる。このように、実効W1償率koの算定誤
差が減少するので、中性子束φ。
て、中性子束比φ/φ0と1.OOとの差が大きい程、
中性子束比(φ/φ0)の測定誤差に伴う実効増倍率k
。の算定誤差が減少する。上述の理由は、水元明石等の
開示文献(原子力学会昭和61年年会要旨集B53)か
ら理解できる。このように、実効W1償率koの算定誤
差が減少するので、中性子束φ。
φ0の測定に際し細心の注意を払う必要がなくなる。
また、前述のパッシブ中性子増倍法で用いられる関係式
は、実質的には式■においてa=0゜a。−0としたも
のに相当する。この実施例では、外部中性子m2および
中性子検出器3を斜交配置してaまたはa。の少なくと
も一方がOでなく負の値となるようにしたので、中性子
束比(φ/φ0)の実効増倍率k。による相対変化率を
大きくできる。その結果、実効増倍率k。の測定m度を
向上でき、実効増倍率k。に対する感度を高めることが
できる。
は、実質的には式■においてa=0゜a。−0としたも
のに相当する。この実施例では、外部中性子m2および
中性子検出器3を斜交配置してaまたはa。の少なくと
も一方がOでなく負の値となるようにしたので、中性子
束比(φ/φ0)の実効増倍率k。による相対変化率を
大きくできる。その結果、実効増倍率k。の測定m度を
向上でき、実効増倍率k。に対する感度を高めることが
できる。
上記実施例では、細心の注意を払うことなく中性子束φ
、φ。を測定でき、かつ実効増倍率k。
、φ。を測定でき、かつ実効増倍率k。
に対する感度を高めることができるので、容易かつ高精
度に燃料集合体1における中性子増倍率を測定できる。
度に燃料集合体1における中性子増倍率を測定できる。
その結果、燃料サイクルにおける臨界安全性を確保でき
、あるいは核燃料領域における核分裂性核種の濃度を非
破壊測定できる。
、あるいは核燃料領域における核分裂性核種の濃度を非
破壊測定できる。
なお、上記実施例では、Cd/?l簡4が燃料集合体1
の全外周を取り囲むように装着でる場合につき説明した
が、燃料集合体1の全面でなく一部をC(NIJ筒4に
よって取り囲んでもよい。また、上記実施例では、Cd
角筒4を燃料集合体1から離脱させる場合につき説明し
たが、*niさせる代わりにCd角筒4を燃料集合体1
から犬さく111間させてもよい。さらに、上記実施例
では燃料集合体1を中性子反射体として機能する水中に
沈める場合につき説明したが、水中に沈めない場合には
、燃料集合体1の外周でCd角筒4を着脱しても中性子
束φ、φ0の測定精度が上がらないので、Cd角筒4の
代わりに中性子反射体として機能するグラフ7イトや含
水素物質を着脱してもよい。
の全外周を取り囲むように装着でる場合につき説明した
が、燃料集合体1の全面でなく一部をC(NIJ筒4に
よって取り囲んでもよい。また、上記実施例では、Cd
角筒4を燃料集合体1から離脱させる場合につき説明し
たが、*niさせる代わりにCd角筒4を燃料集合体1
から犬さく111間させてもよい。さらに、上記実施例
では燃料集合体1を中性子反射体として機能する水中に
沈める場合につき説明したが、水中に沈めない場合には
、燃料集合体1の外周でCd角筒4を着脱しても中性子
束φ、φ0の測定精度が上がらないので、Cd角筒4の
代わりに中性子反射体として機能するグラフ7イトや含
水素物質を着脱してもよい。
(発明の効果〕
以上のように、この発明に係る中性子増イ8率測定法に
よれば、核燃料領域を挟んでその両側に中性子源および
中性子検出器をそれぞれ斜交して配置したことから実効
増倍率に対する感度を高めることができるとともに、上
記中性子検出器によって中性子III 60部材の着脱
時における中性子束を測定し、この中性子束から中性子
束比を求めて中性子増倍率を算定するので、中性子束の
測定に際し細心の注意を払う必要がない。
よれば、核燃料領域を挟んでその両側に中性子源および
中性子検出器をそれぞれ斜交して配置したことから実効
増倍率に対する感度を高めることができるとともに、上
記中性子検出器によって中性子III 60部材の着脱
時における中性子束を測定し、この中性子束から中性子
束比を求めて中性子増倍率を算定するので、中性子束の
測定に際し細心の注意を払う必要がない。
第1図および第2図はこの発明に係る中性子増倍′:$
測定法の一実施例を示し、第1図(A)。 (B)はCd角簡を装着したときの燃料集合体のそれぞ
れ断側面図および平面図であり、第2図<A)、(B)
はCd角筒をm脱したときの燃料集合体のそれぞれ断側
面図および平面図である。 1・・・燃料集合体、1△・・・燃料集合体の軸、2・
・・外部中性子源、3・・・中性子検出器、4・・・C
d角筒。
測定法の一実施例を示し、第1図(A)。 (B)はCd角簡を装着したときの燃料集合体のそれぞ
れ断側面図および平面図であり、第2図<A)、(B)
はCd角筒をm脱したときの燃料集合体のそれぞれ断側
面図および平面図である。 1・・・燃料集合体、1△・・・燃料集合体の軸、2・
・・外部中性子源、3・・・中性子検出器、4・・・C
d角筒。
Claims (1)
- 核燃料領域を挟んでその両側に中性子源および中性子検
出器をそれぞれ斜交して配置し、次に、上記核燃料領域
の外周の少なくとも一部に中性子制御部材を着脱し、こ
れら着脱時の各々に上記中性子検出器を用いて中性子束
を測定し、その後、これらの中性子束から中性子束比を
求め、この中性子束比から、予め定められた中性子束比
と中性子増倍率との関係を用いて中性子増倍率を算定す
ることを特徴とする中性子増倍率測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039192A JPH02222888A (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 中性子増倍率測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039192A JPH02222888A (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 中性子増倍率測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02222888A true JPH02222888A (ja) | 1990-09-05 |
Family
ID=12546255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1039192A Pending JPH02222888A (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 中性子増倍率測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02222888A (ja) |
-
1989
- 1989-02-21 JP JP1039192A patent/JPH02222888A/ja active Pending
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