JPH0262959A - 原子炉用燃料棒のガドリニア含有量測定方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉用燃料棒内に収納されたペレ、ノドが
含有しているガドリニアの含有量を測定するための原子
炉用燃料棒のガドリニア含有量測定方法に係り、さらに
詳しくは、強磁性体中に存在するガドリニア（常磁性体
）の含有量を、磁化率の変化を用いて測定するガドリニ
ア含有量測定方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、この匝のガドリニア含有量測定方法としては、二
酸化ウラン、ガドリニアおよび強磁性混在物かろ成る燃
料ペレット中の前記強磁性混在物を飽和させるのに十分
な時間的に一定の磁界を設定し、前記の時間的に一定の
磁界に対し、−様な交番磁界をほぼ同軸的に重ね合わせ
、逆向きに直列接続されたＬ対のピックアップコイルを
前記交番磁界中に配置し、前記ビノクア、プコイルの一
方に前記燃料ペレットを結合し、それから前記燃料ペレ
ット１こよってｌＷｏ己ピックアップコイル導された交
流不平衡電圧を測定することにより、前訂燃料ペレット
の磁化率が誘導技術に基づいて測定されかつ前記強磁性
混在物に起因する測定誤りが無風できるレベルにまで低
減されるものが知られている（特開昭５３−９５４９４
号公報参照）〔全町が解決しようとする課題〕 しかしながら、上付従来のガドリニア含有量爪；１定方
法にあっては、燃料ペレット内に混在している強磁性体
を飽和させるのに十分な直流磁界を加える必要があるた
めに、直流磁界を発生するための永久磁石、あるいはコ
イルとして、大型、かつ強力なものを用意しなければな
らないという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、ペレット内に混在している強磁性体を
飽和させない程度の小さい直）Ａｔ磁界と、交施＠界と
を組み合わせることによって、上記強磁性体による影響
を排除でき、確実にか一つ円滑にペレット中に含まれる
ガドリニアの含有量を測定することができる原子炉用燃
料棒のガＩ’　ＩＪニア含有量爪１１定方法を毘供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

北紀目的を達成するために、本発明の請求項１は、１個
ずつの交流磁界発生用コイル及び直流磁界発生−用装置
の内部のガドリニア測定位毘に上記燃料棒を停止させ、
」二記交流磁界発生用コイルの連続】皿電中に、上紀荘
流磁界発生用装置をオンオフ操作することにより、基準
管を挿入した基準サーチフィルと上記燃料棒を挿入した
測定用サーチコイルとの差電圧を測定し、これらの測定
データに基づいてペレット中のガドリニアの含有量を算
出するものである。

また、本発明の請求項２は上記請求項１の測定に先立っ
て、直流磁界、あるいは交流磁界発生用フィルのいずれ
か一方のみを常時通電した状態で、このコイル内に燃料
棒を一定速度で通過させ、サーチコイル差電圧が所定電
圧より異なった電圧を発生した場合に、その燃料棒の異
常電圧発生箇所をガドリニ゛ｒ測定位置に停止させ、ガ
ドリニアの含有量を測定するものである。

さらに、本発明の請求項３は、直流磁界発生用装置を連
続通電した状態で、この直流磁界発生用装置内に燃料棒
を一定速度で通過させ、基僧管を挿入した基部サーチコ
イルと上記燃料棒を挿入しているｉｌｔｌｌ　定用サー
チコイルとの差電圧を測定すると共に、上記直流磁界発
生用装置と交流磁界発生用コイルとの内部に上記燃料棒
を停止させ、」二記直ｌ！ｌシ磁界発生用装置の通電と
ともに上記交流磁界発生用コイルにｊ瓜電することによ
り、上記両サーチコイル間の差電圧を測定し、これらの
差電圧の洪［定データに基づいてガドリニアの含イイ電
を算出するものである。

〔作　用〕

不発０井の原子炉ｆＴ１燃料燃料棒ドリニア含有量１創
定方法にあっては、１個ずつの交流磁界発生用コイルと
直流磁界発生用装置の内部に燃料棒を挿入し、」二記交
流磁界発生用コイルの連続通′・■で直流＠Ｗ発生川用
辻のオンオフ操作（または、直流磁界発生用装置の連続
通電で交流磁界発生用コイルのオンオフ操作）により、
基準管を挿入した基やサーチコイルと上記燃料棒を挿入
した測定用サーチコイルとの差電圧をそれぞれ測定し、
これらの差電圧の測定データに基づいて強磁性体による
影響を排除してガドリニアの含有量を算出する。

〔実施例〕

以下−第り図ないし第３図に基づいて本発明の一実施例
を説明する。

第１阻は本発明のガドリニア含有量１１ｔ１１定方法を
実施するための装置の一例を示す概略構成図である。こ
の図において符号［は直ｍ　Ｍｉ界発生用コイルであり
、この直流磁界発生用コイル１の内部には同心状に交流
磁界発生用コイル２が配置されている。また、この交流
磁界発生用コイル２の内部には、一対の基準サーチコイ
ル３と測定用サーチコイル４とが並んで設置されている
。そして、測定用サーチコイル４には、被測定対象の燃
料棒５が挿通されている。この燃料棒５は、中空棒状の
彼１管６と、その内部に充填された複数個のペレット７
と、このペレット７を押えるコイルばね８と、被覆管６
の両端を封止する一対の端栓９．ｌＯとを主体として構
成されている。さらに、上記基準サーチコイル３には、
上記被覆管６と同構造、同材質の基準管１ｔが挿通され
ている。そして、上記両サーチコイル３．４に誘起され
た電圧はサーチコイル差電圧Ｖａ、Ｖｂとして取り出さ
れる。

上記のように構成された測定装置を用いて本発明の方法
を実施する場合には、第１図において、交流磁界発生用
コイル２に連続通電して交流磁界をかけると共に、直流
磁界発生用コイル１に通電してｕＬ［Ｌ磁界を電型した
場合と、直流磁界を印加しない場合とについて、それぞ
れ、測定用サーチコイル４と基準サーチコイル３との差
電圧を測定する。

まず、交流磁界と直流磁界を重畳した場合の測定用サー
チコイル４と基準サーチコイル３との差電圧Ｖａは次式
で示される。

ｙ　ａ　ユ３　ｎ　１．ｄ　Ｍ　ｎ　ａ　　３　＋　１
　、　ｄ　Ｍ　ｉａ　９１．（１）ｄｔ　　　　　　　
　　　　　　ｄｔ ただし、上式において、Ｍｎａはペレット７に含まれて
いる常磁性体の交流磁界と直流磁界との重畳磁界による
磁化の強さ、Ｍｉａはペレット７に含まれている強磁性
体の重畳磁界による磁化の強さ、Ｓｎｌは常磁性体の磁
化によりサーチコイルと鎖交する磁束に対する等価断面
積、Ｓｉｌは強磁性体の磁イヒによりサーチコイルと鎖
交する磁束に対する等価断面積である。

また、交流磁界のみを印加する場合の測定用サーチコイ
ル４と基準サーチコイル３との差電圧■ｂも同様に表さ
れる。すなわち、 ｄ　Ｍ　ｎｂ　　　１．ｄＭｉｂ−（２）Ｖｂ＝　−８
ｎ　　Ｌ　　−−３１１ ｄｉ　　　　　　　　　　　　　ｄｔ ここで、Ｍｎｂはペレット７に含まれている常磁性体の
交流磁界による磁化の強さ、Ｍｉｂはペレット７に含ま
れている強磁性体の交流磁界による磁化の強さである。

そして、ガドリニア等の常磁性体の磁化の強さは、直流
磁界の影響を受けないことから、Ｖａとｖｂとの差電圧
Ｖａｂは強磁性体含有量に相当する。

すなわち、 Ｖａｂ＝−３ｉ　Ｌ　・（ｄＭｉａ−ｄＭ”）　　　＝
１３）ｄｔ　　　　　ｄｔ この差電圧Ｖａｂは上記（１）式の第２項に対応するこ
とから、ＶａとＶａｂとによって、常磁性体含有量、つ
まり、ガドリニア含有量に換算できる電圧Ｖ。は、下式
で表される。

Ｖｏ＝−Ｋｌ−Ｖａ−に２・Ｖａｂ＋Ｃ−（４）ただし
、Ｋｌ、に、２及びＣは実験によって求められる定数で
ある。

次に、本発明の方法に基づいて具体的に実験した結果に
ついて述べると、まず、ペレット７に強１ｉ１ｔ！一体
が含有されている場合のサーチコイル差電圧Ｖａと直流
磁界との関係は、第２図に示すような特性を示している
。ここで、ガドリニア含有量は６％であった。この図に
おいて、強磁性体含有量が多いほど差電圧Ｖａは大きく
なり、また、直流磁界を加えるほど、磁化率が小さくな
り、従って、差電圧Ｖａが小さくなっていることがわか
る。

また、上記（４）式のＶａ、Ｖａｂの関係を実験から求
め、その特性直線を第３図に示す。この図に基づいて、
例えば、ガドリニア（Ｇｄ）含有量８％、強磁性体含有
ｔｌｏｏｐｐｍのペレット７を用いて、第１図に示す測
定装置によって、Ｖａ。

Ｖａｂを計画すると、Ｖａ＝ｌ、６９Ｖ、Ｖａｂ＝００
９Ｖを得た。従って、これらのＶａ、ＶａｂＯ値により
、第３図を用いてガドリニア含有量を推定すると７．９
％となり、略実際の値８％に一致するから、本方法の妥
当性が示された。

なお、燃料棒５内のペレット７に含まれるガドリニア量
を上記実施例に基づいて算出するのに先立って、燃料棒
５のどの部位を測定するかを判断するためには、直流磁
界発生用コイルあるいは交流磁界発生用コイルのうち一
方のみを常時通電した状態で、このコイル内に被測定対
象の燃料棒を一定速度で通過させる。この際、上記燃料
棒内のあるペレットに含まれる強磁性体、あるいは常磁
性体の１が（伽のペレットと異なる場合には、ペレット
の部分においてサーチコイル差電圧が異なった電圧を発
生するため、この部分（異常電圧発生箇所）を、第り図
に示す測定装置の測定位置に停止させてガドリニア量を
測定すればよい。

また、上記実施例においては、交流磁界印加中に直流磁
界をオンオフ操作することにより、ペレット中のガドリ
ニア含有−を算出したが、これに限らず、直流磁界発生
用コイル１を連続通電した状態で、この直流磁界発生用
コイル１内に燃料棒５を一定速度で通過させ、サーチコ
イル差電圧を測定すると共に、両磁界発生用コイル１，
２゛の内部に上記燃料棒５を停止させ、各磁界発生用コ
イルＬ、　　Ｚにともに通電することにより、サーチコ
イル差電圧を測定し、これらのサーチコイル差電千の１
１ｔ１１定データに基づいてペレット７中に含まれる強
磁性体による影響を排除して、ガドリニア含有量を算出
してもよい。

又、１把実権例においては、直〆Ａｔ磁界発生用として
コイルを用いるが磁石を用いても同様である。

そして、磁石の移動により直流磁界印加場所の直流磁界
のオンオフ制御をすることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、１個ずつの交流磁界発
生用コイルと直流磁界発生用コイルの内部に燃料棒を挿
入し、上記交流磁界発生用コイルの連続通電で直流磁界
発生用コイルのオンオフ操作（または、直流磁界発生用
コイルの連続通電で交流磁界発生用コイルのオンオフ操
作）により、基準管を挿入した基準サーチコイルと上記
燃料棒を挿入した測定用サーチコイルとの差電圧をそれ
ぞれ測定し、これらの差電圧の測定データに基づいて強
磁性体による影響を排除してガドリニアの含有量を算出
することにより、ペレット内ｉｎ！在している強磁性体
を飽和させない程度の小さい直流磁界を用いて、確実に
かつ円滑にペレット中に含まれるガドリニアの含有量を
測定することができ、１１発生用コイルが小型のもので
よく、かつ測定データからガドリニア含有量を算出する
処理が差動等の簡単な処理でよいという浸れた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第り図は本発明の方法を実施するための測定装置の一例
を示す概略構成図、第２図と第３図は本発明の一実施例
の特性を示すもので、第２図はサーチコイル差電圧と直
流磁界との関係を示す特性図、第３図はサーチコイル差
電圧特性によるガドリニア含有量の測定を示す特性図で
ある。 １・・・・・・直流磁界発生用コイル、２・・・・・交
ｔｌｌｔ磁界発生用コイル、３・・・・基準サーチコイ
ル、 ４・・・・・測定用サーチコイル、 ５・・・・・・燃料棒、 ７・・・・・・ペレット、 ＬＬ・・・・・・基準管。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料棒内に収納されたペレットが含有しているガ
   ドリニアの含有量を測定するための原子炉用燃料棒のガ
   ドリニア含有量測定方法において、１個ずつの交流磁界
   発生用コイル及び直流磁界発生用装置の内部のガドリニ
   ア測定位置に上記燃料棒を停止させ、上記交流磁界発生
   用コイルの連続通電中に、上記直流磁界発生用装置をオ
   ンオフ操作することにより、基準管を挿入した基準サー
   チコイルと上記燃料棒を挿入した測定用サーチコイルと
   の差電圧を測定し、これらの測定データに基づいてペレ
   ット中のガドリニアの含有量を算出することを特徴とす
   る原子炉用燃料棒のガドリニア含有量測定方法。
2. （２）直流磁界発生用装置あるいは交流磁界発生用コイ
   ルのいずれか一方のみを常時通電した状態で、このコイ
   ル内に燃料棒を一定速度で通過させ、サーチコイル差電
   圧が所定電圧より異なった電圧を発生した場合に、その
   燃料棒の異常電圧発生箇所をガドリニア測定位置に停止
   させ、請求項１記載の測定を行うことを特徴とする原子
   炉用燃料棒のガドリニア含有量測定方法。
3. （３）燃料棒内に収納されたペレットが含有しているガ
   ドリニアの含有量を測定するための原子炉用燃料棒のガ
   ドリニア含有量測定方法において、直流磁界発生用装置
   を連続通電した状態で、この直流磁界発生用装置内に燃
   料棒を一定速度で通過させ、基準管を挿入した基準サー
   チコイルと上記燃料棒を挿入している測定用サーチコイ
   ルとの差電圧を測定すると共に、上記直流磁界発生用装
   置と交流磁界発生用コイルとの内部に上記燃料棒を停止
   させ、上記直流磁界発生用装置の通電とともに上記交流
   磁界発生用コイルに通電することにより、上記両サーチ
   コイル間の差電圧を測定し、これらの差電圧の測定デー
   タに基づいてガドリニアの含有量を算出することを特徴
   とする原子炉用燃料棒のガドリニア含有量測定方法。