JPH0222918B2 - - Google Patents
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- JPH0222918B2 JPH0222918B2 JP56193347A JP19334781A JPH0222918B2 JP H0222918 B2 JPH0222918 B2 JP H0222918B2 JP 56193347 A JP56193347 A JP 56193347A JP 19334781 A JP19334781 A JP 19334781A JP H0222918 B2 JPH0222918 B2 JP H0222918B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- neutron
- eff
- fuel assembly
- fuel
- equation
- 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.)
- Expired - Lifetime
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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)
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の技術分野]
本発明は、燃料集合体、特に原子炉内で使用さ
れ中性子照射を受け、燃料の組成が正確にはわか
らなくなつている照射燃料集合体の中性子増倍率
測定法に係る。
れ中性子照射を受け、燃料の組成が正確にはわか
らなくなつている照射燃料集合体の中性子増倍率
測定法に係る。
[発明の技術的背景とその問題点]
照射燃料集合体は原子炉から取出した後、燃料
貯蔵プール内の燃料貯蔵ラツクに収納して貯蔵さ
れる。燃料交換時や貯蔵ラツクにおける未臨界性
は、安全性確保の点できわめて重要であるため、
十分余裕を持つた未臨界性が得られるようにしな
ければならない。
貯蔵プール内の燃料貯蔵ラツクに収納して貯蔵さ
れる。燃料交換時や貯蔵ラツクにおける未臨界性
は、安全性確保の点できわめて重要であるため、
十分余裕を持つた未臨界性が得られるようにしな
ければならない。
ところが、照射燃料集合体の燃料組成は、未使
用燃料集合体のそれとは大きく異つており、実際
にはどのような組成、核特性となつているかは不
明である。核特性について核設計計算によつて理
論値は与えられるものの、それがどの程度実際の
核特性に合致するか否かも不明である。
用燃料集合体のそれとは大きく異つており、実際
にはどのような組成、核特性となつているかは不
明である。核特性について核設計計算によつて理
論値は与えられるものの、それがどの程度実際の
核特性に合致するか否かも不明である。
したがつて、従来は核特性の理論値による未臨
界性に対し過分の未臨界性を確保していた。その
ため、燃料貯蔵ラツクの燃料貯蔵数は、理論的に
貯蔵し得る数よりかなり少ない数に定められてい
た。
界性に対し過分の未臨界性を確保していた。その
ため、燃料貯蔵ラツクの燃料貯蔵数は、理論的に
貯蔵し得る数よりかなり少ない数に定められてい
た。
上記のような状態であるから、照射燃料集合体
の中性子増倍率を測定し得、これにより設計コー
ドの信頼性を評価できることが望まれる。
の中性子増倍率を測定し得、これにより設計コー
ドの信頼性を評価できることが望まれる。
ところが、照射燃料集合体の中性子増倍率の測
定法につき、従来から種々提案されているもの
の、それらは作業性が悪かつたり、測定精度が低
かつたりで実用化の見通しは立つていない。
定法につき、従来から種々提案されているもの
の、それらは作業性が悪かつたり、測定精度が低
かつたりで実用化の見通しは立つていない。
従来の知見では水中に置かれた燃料集合体の一
側面に外部から人工的な中性子源を配置し、他の
側面に中性子検出器を配置して中性子束φsを測定
すると、その値は中性子源強度をS、定数をβと
して(1)式で表わされるとしていた。
側面に外部から人工的な中性子源を配置し、他の
側面に中性子検出器を配置して中性子束φsを測定
すると、その値は中性子源強度をS、定数をβと
して(1)式で表わされるとしていた。
φs=βS/1−keff ……(1)
本願発明者も先に開示した特開昭54−159586号
公報((2a)式および(2b)式)や特開昭55−
26417号公報((1)式および(2)式)等において(1)式
を使用していた。(1)式は元来中性子増倍体系を1
点(または一様組成の無限に広い体系)として捉
えた場合正しいが、実際には体系の大きさは有限
であり、有限な大きさを有する中性子増倍領域
(例えば水中におかれた燃料集合体)の近傍に局
所的に中性子源を配置した場合にどの程度正確な
近似であるかの検討は殆どなされていなかつた。
公報((2a)式および(2b)式)や特開昭55−
26417号公報((1)式および(2)式)等において(1)式
を使用していた。(1)式は元来中性子増倍体系を1
点(または一様組成の無限に広い体系)として捉
えた場合正しいが、実際には体系の大きさは有限
であり、有限な大きさを有する中性子増倍領域
(例えば水中におかれた燃料集合体)の近傍に局
所的に中性子源を配置した場合にどの程度正確な
近似であるかの検討は殆どなされていなかつた。
簡単な一例として、水中の燃料集合体の側面に
局所的に中性子源を配置し、中性子源の近傍で中
性子束を測定したとする。この場合、測定で得ら
れた中性子計数率は、ほぼ中性子源の強度によつ
て決まつてしまい、燃料集合体の中性子増倍効果
の寄与分は僅かでしかないことは明らかである。
それにも拘らず、上の式(1)を一般的に使用するに
は無理がある。
局所的に中性子源を配置し、中性子源の近傍で中
性子束を測定したとする。この場合、測定で得ら
れた中性子計数率は、ほぼ中性子源の強度によつ
て決まつてしまい、燃料集合体の中性子増倍効果
の寄与分は僅かでしかないことは明らかである。
それにも拘らず、上の式(1)を一般的に使用するに
は無理がある。
本願発明はこのような場合でも表現できる簡単
な式を求めて種々の解析計算や実験を重ね、極め
て単純な実験式を案出した。結果は単に(1)式の右
辺に定数項を加えるものである。すなわち、 φs=αS+βS/1−keff ……(2) この式はまた、 φs =βS/1−keff{1+α/β(1−keff)}……(2
a) と書くこともできる。
な式を求めて種々の解析計算や実験を重ね、極め
て単純な実験式を案出した。結果は単に(1)式の右
辺に定数項を加えるものである。すなわち、 φs=αS+βS/1−keff ……(2) この式はまた、 φs =βS/1−keff{1+α/β(1−keff)}……(2
a) と書くこともできる。
(2a)式を(1)式と比べると、(2a)式右辺の
{1+(α/β)(1−keff)}が中性子源の局所配
置に伴う補正因子であり、(1−keff)を用いた
一次の摂動補正項を加えたものと考えることもで
きる。(2)式をいろいろな計算値や測定値に当ては
めてみたところ、広い範囲で極めてよくφsとkeff
との関係を表わすことができることが判つた。そ
して、多くの数値計算結果を詳細に検討した結
果、(αS)と(βS)は測定条件によつて変化する
ものの、水中に置かれた燃料集合体を挟むように
中性子源と中性子検出器を配置すると、αSの値
は負になる場合もあるものの、通常|αS|<
βS/(1−keff)であり、特定の条件では|αS|
≪βS/(1−keff)となし得ることが判つた。す
なわち、従来からの知見である(1)式は一般に(2)式
に比べて近似度が悪いことが明らかになつた。
{1+(α/β)(1−keff)}が中性子源の局所配
置に伴う補正因子であり、(1−keff)を用いた
一次の摂動補正項を加えたものと考えることもで
きる。(2)式をいろいろな計算値や測定値に当ては
めてみたところ、広い範囲で極めてよくφsとkeff
との関係を表わすことができることが判つた。そ
して、多くの数値計算結果を詳細に検討した結
果、(αS)と(βS)は測定条件によつて変化する
ものの、水中に置かれた燃料集合体を挟むように
中性子源と中性子検出器を配置すると、αSの値
は負になる場合もあるものの、通常|αS|<
βS/(1−keff)であり、特定の条件では|αS|
≪βS/(1−keff)となし得ることが判つた。す
なわち、従来からの知見である(1)式は一般に(2)式
に比べて近似度が悪いことが明らかになつた。
[発明の目的]
本発明は上記の事情に基きなされたもので、作
業性よくしかも高精度で測定し得る照射燃料集合
体の中性子増倍率測定法を得ることを目的として
いる。
業性よくしかも高精度で測定し得る照射燃料集合
体の中性子増倍率測定法を得ることを目的として
いる。
[発明の概要]
本発明においては、水中におかれた燃料集合体
の一側面に中性子源を配置するとともに、前記側
面と対向する他の側面に中性子検出器を配置して
中性子束φsを求め、一方中性子実効増倍率keffが
既知である少なくとも1種類の燃料集合体を含む
少なくとも2種類の校正用集合体、すなわちkeff
値の大幅に異なる2種類の未照射燃料集合体また
はkeff既知の未照射燃料集合体とダミーロツドを
水と共にチヤンネルボツクス内に収容し(BWR
燃料の例)、中性子移動面積を模擬した模擬照射
燃料集合体等の校正用集合体に対しても前記と同
様の測定を行ない、これら校正用集合体に対する
中性子測定値(計数値)を(1−keff)を双曲線
関数の変数とする双曲線にフイツトして測定条件
により定まる定数α、βと中性子源強度Sとの積
αSおよびβSを定め、前記(2)式からkeffを求めるこ
とにより前記目的を達成している。
の一側面に中性子源を配置するとともに、前記側
面と対向する他の側面に中性子検出器を配置して
中性子束φsを求め、一方中性子実効増倍率keffが
既知である少なくとも1種類の燃料集合体を含む
少なくとも2種類の校正用集合体、すなわちkeff
値の大幅に異なる2種類の未照射燃料集合体また
はkeff既知の未照射燃料集合体とダミーロツドを
水と共にチヤンネルボツクス内に収容し(BWR
燃料の例)、中性子移動面積を模擬した模擬照射
燃料集合体等の校正用集合体に対しても前記と同
様の測定を行ない、これら校正用集合体に対する
中性子測定値(計数値)を(1−keff)を双曲線
関数の変数とする双曲線にフイツトして測定条件
により定まる定数α、βと中性子源強度Sとの積
αSおよびβSを定め、前記(2)式からkeffを求めるこ
とにより前記目的を達成している。
[発明の実施例]
以下、本発明を実施例につき説明する。第1図
において水中に配置された照射燃料集合体Fの断
面中心を通り、燃料集合体の側面に平行な直線上
に位置して、燃料集合体Fの一側には中性子源S
を、他側には中性子検出器Dをそれぞれ配置す
る。それらの燃料集合体F側面からの距離は、理
論計算によれば3〜6cmに定めるのを可とする。
において水中に配置された照射燃料集合体Fの断
面中心を通り、燃料集合体の側面に平行な直線上
に位置して、燃料集合体Fの一側には中性子源S
を、他側には中性子検出器Dをそれぞれ配置す
る。それらの燃料集合体F側面からの距離は、理
論計算によれば3〜6cmに定めるのを可とする。
中性子検出器Dの位置における中性子束φは、
中性子源Sが存在しない場合に燃料集合体F内部
の内部中性子源によつて形成される中性子束φ0
と、外部中性子源Sによつて形成される中性子束
φsとの和であり、 φ=φ0+φs ……(3) となる。
中性子源Sが存在しない場合に燃料集合体F内部
の内部中性子源によつて形成される中性子束φ0
と、外部中性子源Sによつて形成される中性子束
φsとの和であり、 φ=φ0+φs ……(3) となる。
而して、
φ0=γS0/1−keff ……(4)
ただし、
S0……内部中性子源強度(自発中性子放出率)
keff……(実効)増倍率
γ……比例係数
また、
φs=αS+βS/1−keff ……(5)
ただし、
S……外部中性子源強度
α、β……比例係数
である。
なお、式(5)中、右辺第1項は外部中性子源が燃
料集合体F内に分散しているのではなく、外部に
局在していることによつて生じる補正項である。
第2項は、外部中性子源Sからの中性子が燃料集
合体F内に入り、内部中性子源からの中性子と同
様の挙動によつて倍増にあづかり、あるいは洩れ
出したり、無駄に吸収されて削減したりする結果
形成される中性子束である。なお、式(5)中のαの
値は中性子検出器Dの位置では負となり、中性子
源S近傍の位置では正となるなどして、場所によ
つて変化する。
料集合体F内に分散しているのではなく、外部に
局在していることによつて生じる補正項である。
第2項は、外部中性子源Sからの中性子が燃料集
合体F内に入り、内部中性子源からの中性子と同
様の挙動によつて倍増にあづかり、あるいは洩れ
出したり、無駄に吸収されて削減したりする結果
形成される中性子束である。なお、式(5)中のαの
値は中性子検出器Dの位置では負となり、中性子
源S近傍の位置では正となるなどして、場所によ
つて変化する。
式(4)、同(5)のいずれからも中性子束と増倍率の
関数が求められるように見えるが、実際は照射燃
料集合体にあつては、増倍率が同一値であつても
中性子束φ0の値は一定せず、しかもそれは経時
的に変動するものであるから、式(4)から前後の関
係を求めるのは困難であり、式(5)から求めるのが
好適である。
関数が求められるように見えるが、実際は照射燃
料集合体にあつては、増倍率が同一値であつても
中性子束φ0の値は一定せず、しかもそれは経時
的に変動するものであるから、式(4)から前後の関
係を求めるのは困難であり、式(5)から求めるのが
好適である。
而して、式(5)中α、β、Sは定数であるから、
φsは(1−keff)と双曲線関係にあることがわか
る。また、当然のことながら1/φsも双曲線関係
にある。もし、|α|≪|β|であれば、1/φs
は(1−keff)に比例する。また、keffが1に近
付く場合も式(5)の右辺第1項が無視できるように
なるので、1/φsは(1−keff)にほぼ比例する
ものと見てよい。
φsは(1−keff)と双曲線関係にあることがわか
る。また、当然のことながら1/φsも双曲線関係
にある。もし、|α|≪|β|であれば、1/φs
は(1−keff)に比例する。また、keffが1に近
付く場合も式(5)の右辺第1項が無視できるように
なるので、1/φsは(1−keff)にほぼ比例する
ものと見てよい。
第1図に示した系において、燃料集合体の組成
を種々に変えて、二次元拡散計算を行なつて、
1/φsと(1−keff)との関係を求めた結果を第
2図に示す。
を種々に変えて、二次元拡散計算を行なつて、
1/φsと(1−keff)との関係を求めた結果を第
2図に示す。
この図において、実線の曲線Aは中性子検出器
D、外部中性子源Sを第1図の通り燃料集合体F
を挟んで配置した場合であり、二点鎖線の曲線B
は中性子検出器Dを外部中性子源Sの近傍に配置
した場合である。この図から曲線A,Bいずれ
も、1/φsは(1−keff)に対して原点を通る双
曲線関係にあることがわかる。なお、曲線Aにお
いて、燃料集合体のkeffの範囲である0.4〜0.7に
対し、曲線Aの勾配が曲線Bのその範囲の勾配よ
り大きく、曲線Aの配置の方が検出感度がよいこ
とがわかる。
D、外部中性子源Sを第1図の通り燃料集合体F
を挟んで配置した場合であり、二点鎖線の曲線B
は中性子検出器Dを外部中性子源Sの近傍に配置
した場合である。この図から曲線A,Bいずれ
も、1/φsは(1−keff)に対して原点を通る双
曲線関係にあることがわかる。なお、曲線Aにお
いて、燃料集合体のkeffの範囲である0.4〜0.7に
対し、曲線Aの勾配が曲線Bのその範囲の勾配よ
り大きく、曲線Aの配置の方が検出感度がよいこ
とがわかる。
さらに、第1図に示す中性子源S、燃料集合体
F、中性子検出器Dの配置において、中性子源
S、中性子検出器Dが燃料集合体F表面から適切
な距離(計算例によれば5cm)の位置の時、測定
値に燃料集合体F内の組成、および組成分布の影
響は殆ど観測されず、ただ1/φsは(1−keff)
と原点を通る双曲線関係を示す。しかも、この双
曲線の外挿値はkeff=0の時、鉄やステンレス鋼
を用いて構成した模擬燃料集合体、特に中性子移
動面積を模擬した燃料集合体を配置した体系の計
算値と概略一致することがわかつた。
F、中性子検出器Dの配置において、中性子源
S、中性子検出器Dが燃料集合体F表面から適切
な距離(計算例によれば5cm)の位置の時、測定
値に燃料集合体F内の組成、および組成分布の影
響は殆ど観測されず、ただ1/φsは(1−keff)
と原点を通る双曲線関係を示す。しかも、この双
曲線の外挿値はkeff=0の時、鉄やステンレス鋼
を用いて構成した模擬燃料集合体、特に中性子移
動面積を模擬した燃料集合体を配置した体系の計
算値と概略一致することがわかつた。
このことは、組成が正確にわかつており、keff
が正確に算出し得る燃料集合体を2体使用して、
比例係数α、βを決定できることを示す。
が正確に算出し得る燃料集合体を2体使用して、
比例係数α、βを決定できることを示す。
よつて、本発明においては、第1の校正用集合
体として未照射燃料集合体(組成分布はほぼ任意
であつてよい)を使用し、第2の校正用集合体と
して中性子移動面積を模擬した鉄やステンレス鋼
を用いて構成した模擬燃料集合体を使用する。中
性子検出器Dが集合体表面から5cmも離れれば、
熱中性子移動距離は必ずしも合せる必要ない。
体として未照射燃料集合体(組成分布はほぼ任意
であつてよい)を使用し、第2の校正用集合体と
して中性子移動面積を模擬した鉄やステンレス鋼
を用いて構成した模擬燃料集合体を使用する。中
性子検出器Dが集合体表面から5cmも離れれば、
熱中性子移動距離は必ずしも合せる必要ない。
上記の2つの校正用集合体を用いて、それぞれ
の集合体につきφsを測定し、1/φsを求め第2図
に示す双曲線関係から、比例係数α、βを決定
し、1/φsと(1−keff)の相関式を求める。
の集合体につきφsを測定し、1/φsを求め第2図
に示す双曲線関係から、比例係数α、βを決定
し、1/φsと(1−keff)の相関式を求める。
上記の相関式および照射燃料集合体Fにおける
1/φsから1−keffしたがつてkeffを求めること
ができる。
1/φsから1−keffしたがつてkeffを求めること
ができる。
第3図は、第2の校正用集合体を示している。
チヤンネルボツクス1はジルカロイまたはアルミ
ニウム製とし、チヤンネルボツクス1内に通常の
燃料集合体における燃料棒配置と同一配置で、燃
料棒と同径のSUS、Al、Fe封入棒等の材料から
成るダミーロツド2が収容されている。なお、こ
の集合体の軸長は断面の1辺の約3倍程度とし、
チヤンネルボツクス1内には水が満たされてい
る。
チヤンネルボツクス1はジルカロイまたはアルミ
ニウム製とし、チヤンネルボツクス1内に通常の
燃料集合体における燃料棒配置と同一配置で、燃
料棒と同径のSUS、Al、Fe封入棒等の材料から
成るダミーロツド2が収容されている。なお、こ
の集合体の軸長は断面の1辺の約3倍程度とし、
チヤンネルボツクス1内には水が満たされてい
る。
上記から明らかなように、本発明によれば、第
1、第2の校正用集合体による測定を行なつて、
α、βを決定しておけば、第1図の配置における
照射燃料集合体の測定を行ない、その測定値から
keffを求めることができる。
1、第2の校正用集合体による測定を行なつて、
α、βを決定しておけば、第1図の配置における
照射燃料集合体の測定を行ない、その測定値から
keffを求めることができる。
なお、keffが大幅に異なる未照射燃料集合体が
使用し得るのであれば、ダミーロツドを搭載した
第2の校正用集合体を準備することなく、前記燃
料集合体を第1、第2の校正用集合体として本発
明を実施することができる。
使用し得るのであれば、ダミーロツドを搭載した
第2の校正用集合体を準備することなく、前記燃
料集合体を第1、第2の校正用集合体として本発
明を実施することができる。
[発明の効果]
本発明によれば、燃料組成不明の照射燃料集合
体のkeffを実測により求めることができるので、
それにより設計コードの信頼性を評価することが
でき、例えば燃料貯蔵ラツクにおいて未臨界性確
保のため、今まで過分にとつていた未臨界性確保
のための余裕を切り詰めることができ、同一寸法
のラツクで従来より余分の燃料を貯蔵し得るよう
にすることができる。
体のkeffを実測により求めることができるので、
それにより設計コードの信頼性を評価することが
でき、例えば燃料貯蔵ラツクにおいて未臨界性確
保のため、今まで過分にとつていた未臨界性確保
のための余裕を切り詰めることができ、同一寸法
のラツクで従来より余分の燃料を貯蔵し得るよう
にすることができる。
第1図は本発明一実施例の平面図、第2図は1
〜φsと(1−keff)の関係を示す線図、第3図は
校正用集合体の平面図である。 S……中性子源、F……照射燃料集合体、D…
…中性子検出器。
〜φsと(1−keff)の関係を示す線図、第3図は
校正用集合体の平面図である。 S……中性子源、F……照射燃料集合体、D…
…中性子検出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 水中におかれた燃料集合体の一側面に中性子
源を配置するとともに、前記側面と対向する他の
側面に中性子検出器を配置して中性子束φsを求
め、一方中性子実効増倍率keffが既知である少な
くとも1種類の燃料集合体を含む少なくとも2種
類の校正用集合体に対しても前記と同様の測定を
行ない、これら校正用集合体に対する中性子測定
値を(1−keff)を双曲線関数の変数とする双曲
線にフイツトして、測定条件により定まる定数
α、βと中性子源強度Sとの積αSおよびβSを定
め、 φs=αS+βS/1−keff からkeffを求めることを特徴とする照射燃料の増
倍率測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56193347A JPS5892994A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 照射燃料の増倍率測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56193347A JPS5892994A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 照射燃料の増倍率測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5892994A JPS5892994A (ja) | 1983-06-02 |
| JPH0222918B2 true JPH0222918B2 (ja) | 1990-05-22 |
Family
ID=16306381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56193347A Granted JPS5892994A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 照射燃料の増倍率測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5892994A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6049274B2 (ja) * | 1978-06-06 | 1985-10-31 | 日本原子力事業株式会社 | 燃料集合体の反応度測定方法と装置 |
| JPS5526417A (en) * | 1978-08-15 | 1980-02-25 | Nippon Atomic Ind Group Co | Nonndestructive measuring device of nuclear fuel assembly |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP56193347A patent/JPS5892994A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5892994A (ja) | 1983-06-02 |
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