JPH0587977A - 中性子検出器配置方法 - Google Patents
中性子検出器配置方法Info
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- JPH0587977A JPH0587977A JP3249397A JP24939791A JPH0587977A JP H0587977 A JPH0587977 A JP H0587977A JP 3249397 A JP3249397 A JP 3249397A JP 24939791 A JP24939791 A JP 24939791A JP H0587977 A JPH0587977 A JP H0587977A
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- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 使用済燃料集合体を貯蔵する体系で、貯蔵途
中の体系の未臨界度を監視できる。 【構成】 使用済燃料集合体の軸方向に、空間を隔てて
複数の中性子検出器を設置して、各測定点の中性子束を
測定する。この場合に、軸方向中央近傍の測定点ｄ
3 と、軸方向上端近傍の測定点ｄ1 または軸方向下端近
傍の測定点ｄ5 とに、中性子検出器を設置する。測定点
ｄ1 ，ｄ5 の位置は、中性子漏洩が顕著な位置であり、
また測定点ｄ3 の位置は、増倍特性が使用済燃料集合体
の略平均値となる位置である。このため、精度よく未臨
界度を評価できる。
中の体系の未臨界度を監視できる。 【構成】 使用済燃料集合体の軸方向に、空間を隔てて
複数の中性子検出器を設置して、各測定点の中性子束を
測定する。この場合に、軸方向中央近傍の測定点ｄ
3 と、軸方向上端近傍の測定点ｄ1 または軸方向下端近
傍の測定点ｄ5 とに、中性子検出器を設置する。測定点
ｄ1 ，ｄ5 の位置は、中性子漏洩が顕著な位置であり、
また測定点ｄ3 の位置は、増倍特性が使用済燃料集合体
の略平均値となる位置である。このため、精度よく未臨
界度を評価できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、使用済燃料集合体を貯
蔵する体系において、貯蔵途中の体系の未臨界度を評価
するための中性子検出器配置方法に関する。
蔵する体系において、貯蔵途中の体系の未臨界度を評価
するための中性子検出器配置方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、原子炉から放出された使用済燃
料は、所定の冷却期間を経過した後、再処理施設に送ら
れて再処理されるか、あるいは長期間貯蔵された後、何
等かの方法で最終処分されることになるが、世界的な傾
向として、再処理容量に比べ原子炉から放出される使用
済燃料の方が多いため、長期貯蔵の重要性は次第に高く
なってきている。
料は、所定の冷却期間を経過した後、再処理施設に送ら
れて再処理されるか、あるいは長期間貯蔵された後、何
等かの方法で最終処分されることになるが、世界的な傾
向として、再処理容量に比べ原子炉から放出される使用
済燃料の方が多いため、長期貯蔵の重要性は次第に高く
なってきている。
【０００３】ところで、貯蔵に際しては、高密度で貯蔵
することが経済的に有利ではあるが、臨界に達するおそ
れが全くないことが絶対条件となる。
することが経済的に有利ではあるが、臨界に達するおそ
れが全くないことが絶対条件となる。
【０００４】ところが従来は、貯蔵体系の未臨界度をモ
ニタする実用的な方法が開発されていなかったため、臨
界に達しないことを保証する必要から、過度の安全を確
保しなければならなかった。
ニタする実用的な方法が開発されていなかったため、臨
界に達しないことを保証する必要から、過度の安全を確
保しなければならなかった。
【０００５】ここで、貯蔵作業の中途段階において、体
系の未臨界度を容易に評価できれば、過度の裕度を確保
する必要がなくなるため、使用済燃料集合体をより高密
度で貯蔵することが可能となる。
系の未臨界度を容易に評価できれば、過度の裕度を確保
する必要がなくなるため、使用済燃料集合体をより高密
度で貯蔵することが可能となる。
【０００６】そこで、本発明者等は先に、特開平１−１
６９３９８号公報において、外部（人工）中性子源を使
用しないで未臨界度をモニタする「自発中性子増倍法」
を提案した。
６９３９８号公報において、外部（人工）中性子源を使
用しないで未臨界度をモニタする「自発中性子増倍法」
を提案した。
【０００７】本発明者等はまた、未臨界体系で自発中性
子源が体系内に分布している場合の中性子束分布形は、
未臨界度と独特な関係にあることを実験と解析とにより
確認し、特開平１−２５０８９８号公報において、「未
臨界軸方向自発中性子束分布形法」を提案した。
子源が体系内に分布している場合の中性子束分布形は、
未臨界度と独特な関係にあることを実験と解析とにより
確認し、特開平１−２５０８９８号公報において、「未
臨界軸方向自発中性子束分布形法」を提案した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等が提案した
前記２つの方法を用いることにより、体系の未臨界度を
評価することが可能となるが、これら両方法を実施する
際の具体的な中性子検出器の燃料集合体軸方向配置方法
については、未だ明らかにされておらず、この点が問題
となる。
前記２つの方法を用いることにより、体系の未臨界度を
評価することが可能となるが、これら両方法を実施する
際の具体的な中性子検出器の燃料集合体軸方向配置方法
については、未だ明らかにされておらず、この点が問題
となる。
【０００９】本発明は、このような点を考慮してなされ
たもので、貯蔵作業の中途段階において、体系の未臨界
度を容易に評価することができる使用済燃料貯蔵体系未
臨界度評価用中性子検出器配置方法を提供することを目
的とする。
たもので、貯蔵作業の中途段階において、体系の未臨界
度を容易に評価することができる使用済燃料貯蔵体系未
臨界度評価用中性子検出器配置方法を提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する手段として、使用済燃料集合体の軸方向中央近傍
位置と、軸方向上端近傍位置または下端近傍位置の少な
くともいずれか一方とに、中性子検出器をそれぞれ配置
して、使用済燃料貯蔵体系の未臨界度評価を行なうよう
にしたことを特徴とする。
成する手段として、使用済燃料集合体の軸方向中央近傍
位置と、軸方向上端近傍位置または下端近傍位置の少な
くともいずれか一方とに、中性子検出器をそれぞれ配置
して、使用済燃料貯蔵体系の未臨界度評価を行なうよう
にしたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明に係る使用済燃料貯蔵体系未臨界度評価
用中性子検出器配置方法においては、中性子検出器が、
使用済燃料集合体の軸方向中央近傍位置と、軸方向上端
近傍位置または下端近傍位置の少なくともいずれか一方
とに配置され、これらの中性子検出器により、使用済燃
料集合体内に蓄積している中性子放出核種に基づく自発
中性子が測定される。
用中性子検出器配置方法においては、中性子検出器が、
使用済燃料集合体の軸方向中央近傍位置と、軸方向上端
近傍位置または下端近傍位置の少なくともいずれか一方
とに配置され、これらの中性子検出器により、使用済燃
料集合体内に蓄積している中性子放出核種に基づく自発
中性子が測定される。
【００１２】ところで、使用済燃料集合体の軸方向上端
近傍位置および下端近傍位置は、上端面あるいは下端面
への中性子漏洩が顕著な位置であり、一方使用済燃料集
合体の軸方向中央近傍位置は、増倍特性が使用済燃料集
合体の略平均値となる位置である。したがって、これら
の位置からの中性子束の測定値を用いた相対標準偏差の
値は、未臨界度による変化が最も大きくなり、高精度な
未臨界度評価が可能となる。
近傍位置および下端近傍位置は、上端面あるいは下端面
への中性子漏洩が顕著な位置であり、一方使用済燃料集
合体の軸方向中央近傍位置は、増倍特性が使用済燃料集
合体の略平均値となる位置である。したがって、これら
の位置からの中性子束の測定値を用いた相対標準偏差の
値は、未臨界度による変化が最も大きくなり、高精度な
未臨界度評価が可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）
の使用済燃料集合体（ＳＦＡ）を貯蔵体系に貯蔵する場
合を例に採って説明する。
の使用済燃料集合体（ＳＦＡ）を貯蔵体系に貯蔵する場
合を例に採って説明する。
【００１４】本発明は、ＳＦＡから自発的に放出されて
いる中性子を利用する自発中性子測定法において、前述
の自発中性子増倍法と未臨界軸方向自発中性子束分布形
法とを同時的に実施するための、中性子検出器のＳＦＡ
軸方向配置を特定する方法である。
いる中性子を利用する自発中性子測定法において、前述
の自発中性子増倍法と未臨界軸方向自発中性子束分布形
法とを同時的に実施するための、中性子検出器のＳＦＡ
軸方向配置を特定する方法である。
【００１５】なお、前記２方法を正確に実施するために
は、計算機による補正計算が必要であるが、その方法に
ついては、既に前記出願において開示しているので、説
明を容易にするため、以下近似的な説明のみを行なう。
は、計算機による補正計算が必要であるが、その方法に
ついては、既に前記出願において開示しているので、説
明を容易にするため、以下近似的な説明のみを行なう。
【００１６】無限大均一体系あるいは１点体系において
中性子源（強度Ｓ）が与えられた場合の未臨界中性子束
（φ）は、中性子実効増倍率（ｋeff ：以下ｋと略す）
との間に、比例係数αを介して次式の関係にあることは
よく知られている。
中性子源（強度Ｓ）が与えられた場合の未臨界中性子束
（φ）は、中性子実効増倍率（ｋeff ：以下ｋと略す）
との間に、比例係数αを介して次式の関係にあることは
よく知られている。
【００１７】 φ＝αＳ／（１−ｋ） ………（１） このｋの値は、炉物理学の従来の一般的な常識では、体
系の場所によらず一定と考えられてきたが、例えばＢＷ
Ｒ ＳＦＡを水中に１体置いた場合、上端近傍で放出さ
れた中性子の子孫が、下端近傍で発見される確率が殆ん
どないことは、炉物理学関係者には容易に理解できる。
したがって、上端と下端とは、中性子的に一体には結合
されておらず、１つのｋの値で全体を定義することは、
数学的にはできても物理的にはあまり意味がないといえ
る。体系が臨界に近付くにつれて、一体に結合される傾
向が現われる。したがって、前記式１は、局所的にｋを
定義したものといえる。
系の場所によらず一定と考えられてきたが、例えばＢＷ
Ｒ ＳＦＡを水中に１体置いた場合、上端近傍で放出さ
れた中性子の子孫が、下端近傍で発見される確率が殆ん
どないことは、炉物理学関係者には容易に理解できる。
したがって、上端と下端とは、中性子的に一体には結合
されておらず、１つのｋの値で全体を定義することは、
数学的にはできても物理的にはあまり意味がないといえ
る。体系が臨界に近付くにつれて、一体に結合される傾
向が現われる。したがって、前記式１は、局所的にｋを
定義したものといえる。
【００１８】本発明においては、前記式１を基本的原理
として利用するのが「自発中性子増倍法」であり、一方
臨界に近付くにつれて一体的に結合される傾向が現わ
れ、臨界的に達成されるであろう中性子束分布形（ここ
では軸方向相対分布形の意味）に未臨界軸方向中性子束
分布形が近付く現象を利用するのが「未臨界軸方向自発
中性子束分布形法」である。
として利用するのが「自発中性子増倍法」であり、一方
臨界に近付くにつれて一体的に結合される傾向が現わ
れ、臨界的に達成されるであろう中性子束分布形（ここ
では軸方向相対分布形の意味）に未臨界軸方向中性子束
分布形が近付く現象を利用するのが「未臨界軸方向自発
中性子束分布形法」である。
【００１９】図１は、前記未臨界軸方向自発中性子束分
布形法（以下、分布形法と略す）の原理を示したもので
ある。燃料集合体（ＦＡ）は、簡単のため、ここでは軸
方向に一様な組成であるものとする。このため、無限増
倍率（ｋ∞）は軸方向に一様である。またＦＡ内に内在
する自発中性子源強度も、軸方向に一様である。
布形法（以下、分布形法と略す）の原理を示したもので
ある。燃料集合体（ＦＡ）は、簡単のため、ここでは軸
方向に一様な組成であるものとする。このため、無限増
倍率（ｋ∞）は軸方向に一様である。またＦＡ内に内在
する自発中性子源強度も、軸方向に一様である。
【００２０】ＦＡは、実機ＦＡと同じ約３．６ｍで、全
長を２４等分割し、下端部から上端部に向かって、ノー
ド１，２，…，２４と名付ける。１ノードはこの際約１
５cmとなる。
長を２４等分割し、下端部から上端部に向かって、ノー
ド１，２，…，２４と名付ける。１ノードはこの際約１
５cmとなる。
【００２１】体系が、もし臨界であれば、図１（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）に破線イで示すように、分布形がＣＯＳ
形となるが、未臨界度が深い場合には、ＣＯＳ分布形
が、両端部を除きつぶされた形となる。体系が臨界に近
付く（未臨界度が浅くなる）につれて、中性子束分布形
は、図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に実線ロ、ハ、ニで示
すように変化し、未臨界度が浅くなるとＣＯＳ分布形に
近付き、図１（Ａ），（Ｂ）に示すような、中央部分の
平坦な部分は消えていく。
（Ｂ），（Ｃ）に破線イで示すように、分布形がＣＯＳ
形となるが、未臨界度が深い場合には、ＣＯＳ分布形
が、両端部を除きつぶされた形となる。体系が臨界に近
付く（未臨界度が浅くなる）につれて、中性子束分布形
は、図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に実線ロ、ハ、ニで示
すように変化し、未臨界度が浅くなるとＣＯＳ分布形に
近付き、図１（Ａ），（Ｂ）に示すような、中央部分の
平坦な部分は消えていく。
【００２２】この分布形をモニタして未臨界度をモニタ
する方法としては、図１（Ａ）に示すように、符号
ｄ1 ，ｄ3 ，ｄ5 の位置に中性子検出器を配置する。そ
して、符号ｄ1 とｄ3 （あるいは符号ｄ5 とｄ3 ）の位
置の中性子計数率の比をとると、未臨界度との相関が得
られる。また、多数の中性子検出器を配置し、各検出器
で得られるそれぞれの計数率相互間の相対標準偏差を求
めても、未臨界度との相関性を求めることができる。
する方法としては、図１（Ａ）に示すように、符号
ｄ1 ，ｄ3 ，ｄ5 の位置に中性子検出器を配置する。そ
して、符号ｄ1 とｄ3 （あるいは符号ｄ5 とｄ3 ）の位
置の中性子計数率の比をとると、未臨界度との相関が得
られる。また、多数の中性子検出器を配置し、各検出器
で得られるそれぞれの計数率相互間の相対標準偏差を求
めても、未臨界度との相関性を求めることができる。
【００２３】図２は、実際のＢＷＲのＳＦＡの諸特性を
模式的に示したものである。なお、近年のＢＷＲ用燃料
は、種々の思想の下に、軸方向に変化を持たせた設計が
行なわれる例が比較的多いが、ここでは説明を容易にす
るため、軸方向は一様な設計になっている燃料がＳＦＡ
となった例について示している。ただし、軸方向に分布
を持たせた設計であっても、ＳＦＡとなってしまえば図
２の例から大幅な変化は通常ないことが多い。
模式的に示したものである。なお、近年のＢＷＲ用燃料
は、種々の思想の下に、軸方向に変化を持たせた設計が
行なわれる例が比較的多いが、ここでは説明を容易にす
るため、軸方向は一様な設計になっている燃料がＳＦＡ
となった例について示している。ただし、軸方向に分布
を持たせた設計であっても、ＳＦＡとなってしまえば図
２の例から大幅な変化は通常ないことが多い。
【００２４】図２（Ａ）は、軸方向燃焼度（ＢＵ）の相
対分布を示す。上下端は、炉心からの中性子の軸方向漏
れのため低下しているが、その他の部分は概略平坦であ
る。これは、平坦になるように運転が行なわれたり、あ
るいは燃料設計が行なわれるためである。
対分布を示す。上下端は、炉心からの中性子の軸方向漏
れのため低下しているが、その他の部分は概略平坦であ
る。これは、平坦になるように運転が行なわれたり、あ
るいは燃料設計が行なわれるためである。
【００２５】図２（Ｂ）は、冷却材ボイド割合の分布を
示す。ノード３あたりからボイドが発生し始め、高さ中
央付近で４０〜５０％、上端付近で７０〜７５％となる
ことが多い。上方では、ボイド率が高いためＰｕの生成
割合が高く、 235Ｕや 239Ｐｕの燃焼は遅れがちとな
る。
示す。ノード３あたりからボイドが発生し始め、高さ中
央付近で４０〜５０％、上端付近で７０〜７５％となる
ことが多い。上方では、ボイド率が高いためＰｕの生成
割合が高く、 235Ｕや 239Ｐｕの燃焼は遅れがちとな
る。
【００２６】図２（Ｃ）は、核分裂核種（フィッサイ
ル：Ｆｉｓ）濃度の軸方向相対分布形を示す。上下端で
は、燃焼が遅れる結果、残存フィッサイル濃度が高く、
ノード４〜５近傍の燃焼度が高い部分で濃度が低い。上
端を除く上半では、燃焼度は比較的高いものの、ボイド
割合が高くＰｕの生成割合が高いため、残存フィッサイ
ル濃度は、上方に向かうにつれて増々増大している。
ル：Ｆｉｓ）濃度の軸方向相対分布形を示す。上下端で
は、燃焼が遅れる結果、残存フィッサイル濃度が高く、
ノード４〜５近傍の燃焼度が高い部分で濃度が低い。上
端を除く上半では、燃焼度は比較的高いものの、ボイド
割合が高くＰｕの生成割合が高いため、残存フィッサイ
ル濃度は、上方に向かうにつれて増々増大している。
【００２７】図２（Ｄ）は、ｋ∞とｋeff との関係を示
したもので、基本的には、図２（Ｃ）の曲線と類似の曲
線を描くことになる。ｋ∞は、設計計算では、核分裂を
伴なう局所的な中性子発生率と吸収率との比として定義
されている。図２（Ｄ）において、破線がｋ∞で、実線
が局所的に定義した中性子実効増倍率ｋである（ｋ＝ｋ
eff ）。
したもので、基本的には、図２（Ｃ）の曲線と類似の曲
線を描くことになる。ｋ∞は、設計計算では、核分裂を
伴なう局所的な中性子発生率と吸収率との比として定義
されている。図２（Ｄ）において、破線がｋ∞で、実線
が局所的に定義した中性子実効増倍率ｋである（ｋ＝ｋ
eff ）。
【００２８】未臨界度が著しく深いＢＷＲ ＳＦＡで
は、中性子の実効的な移動距離（子孫中性子まで含め
る）は短いので、上下端付近での端面からの中性子漏れ
の効果は、端面近傍に限定されており、端面近傍だけが
ｋeff の低下を生じている。端面付近では、中性子の漏
れは、半径方向と端面とで生じるので漏れる確率が高
く、端面から若干、例えば２０〜３０cm以上離れると、
端面からの中性子の漏れの影響はほぼ消滅し、半径方向
のみの漏れしか効かなくなる。なお、図２には示してい
ないが、未臨界度が浅くなると、端面からの中性子の漏
れの影響は比較的遠方まで及ぶようになる。
は、中性子の実効的な移動距離（子孫中性子まで含め
る）は短いので、上下端付近での端面からの中性子漏れ
の効果は、端面近傍に限定されており、端面近傍だけが
ｋeff の低下を生じている。端面付近では、中性子の漏
れは、半径方向と端面とで生じるので漏れる確率が高
く、端面から若干、例えば２０〜３０cm以上離れると、
端面からの中性子の漏れの影響はほぼ消滅し、半径方向
のみの漏れしか効かなくなる。なお、図２には示してい
ないが、未臨界度が浅くなると、端面からの中性子の漏
れの影響は比較的遠方まで及ぶようになる。
【００２９】図２（Ｅ）は、一次中性子、すなわちＳＦ
Ａに蓄積された超ウラン核種からの中性子放出率（Ｓ）
の相対分布形を、燃焼度（ＢＵ）の相対分布形と対比し
て示す。Ｓ分布形は、ＢＵ分布形と似ているが、ＳＦＡ
の軸方向下方ではＢＵ分布形よりも下側にあり、上方で
は上側になる。これは、ボイド割合が高いほど同一燃焼
度の場合のＳ分布形の値が高くなるのが主な理由であ
る。
Ａに蓄積された超ウラン核種からの中性子放出率（Ｓ）
の相対分布形を、燃焼度（ＢＵ）の相対分布形と対比し
て示す。Ｓ分布形は、ＢＵ分布形と似ているが、ＳＦＡ
の軸方向下方ではＢＵ分布形よりも下側にあり、上方で
は上側になる。これは、ボイド割合が高いほど同一燃焼
度の場合のＳ分布形の値が高くなるのが主な理由であ
る。
【００３０】図２（Ｆ）は、主に図２（Ｄ）のｋeff 曲
線と図２（Ｅ）のＳ曲線とによって前記式１で支配され
たＳＦＡに内在する自発中性子源（一次中性子源）に基
づく自発中性子束の軸方向分布形を示す。この分布形
は、図２（Ｄ）のｋeff 曲線が図２（Ｅ）のＳ曲線によ
って強調されたような形状を提している。
線と図２（Ｅ）のＳ曲線とによって前記式１で支配され
たＳＦＡに内在する自発中性子源（一次中性子源）に基
づく自発中性子束の軸方向分布形を示す。この分布形
は、図２（Ｄ）のｋeff 曲線が図２（Ｅ）のＳ曲線によ
って強調されたような形状を提している。
【００３１】なお、ＳＦＡ１体を水中に配置して一次中
性子放出率Ｓや増倍率ｋeff を定量する方法は、本発明
者等の研究や海外の研究者等によって既に確立され、実
用段階に入っている。そして、図２の（Ｂ）を除く
（Ａ）〜（Ｆ）の定量が可能となっている。ただし、複
数のＳＦＡからなる体系で、これらを求める方法は開発
されていない。
性子放出率Ｓや増倍率ｋeff を定量する方法は、本発明
者等の研究や海外の研究者等によって既に確立され、実
用段階に入っている。そして、図２の（Ｂ）を除く
（Ａ）〜（Ｆ）の定量が可能となっている。ただし、複
数のＳＦＡからなる体系で、これらを求める方法は開発
されていない。
【００３２】図３は、ＢＷＲ ＳＦＡ貯蔵体系の自発中
性子に基づく軸方向中性子束分布を図式的に示したもの
である。
性子に基づく軸方向中性子束分布を図式的に示したもの
である。
【００３３】図３（Ａ）は、図２（Ｆ）、すなわちＢＷ
Ｒ ＳＦＡ１体時の軸方向分布形を示す。比較のため、
この曲線イを、図３（Ｂ）、（Ｃ）においても破線で示
している。体系への燃料（ＳＦＡ）装荷量が多くなる
と、中性子増倍率が大きくなるため、式１に基づく中性
子束の増大と図１に基づく分布形形状の変化とが現われ
てくる。その経過を、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に曲
線イ、ロ、ハで示している。なお、曲線の比較を容易に
するため、ＳＦＡ体数増加に伴なうＳの比例的増加の分
は除いて、すなわち同じ中性子源強度の場合に対して示
している。
Ｒ ＳＦＡ１体時の軸方向分布形を示す。比較のため、
この曲線イを、図３（Ｂ）、（Ｃ）においても破線で示
している。体系への燃料（ＳＦＡ）装荷量が多くなる
と、中性子増倍率が大きくなるため、式１に基づく中性
子束の増大と図１に基づく分布形形状の変化とが現われ
てくる。その経過を、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に曲
線イ、ロ、ハで示している。なお、曲線の比較を容易に
するため、ＳＦＡ体数増加に伴なうＳの比例的増加の分
は除いて、すなわち同じ中性子源強度の場合に対して示
している。
【００３４】図４は、中性子束あるいは測定点間の中性
子束の比を、測定位置の場所依存の中性子実効増倍率ｋ
eff による変化を、ｋeff ＝０．７における値で規格化
して示したものである。
子束の比を、測定位置の場所依存の中性子実効増倍率ｋ
eff による変化を、ｋeff ＝０．７における値で規格化
して示したものである。
【００３５】図４（Ａ）に示す曲線イは、図１における
曲線形状の変化を、測定点ｄ3 の中性子束に対する測定
点ｄ1 またはｄ5 の中性子束の比を相対変化として示し
ている。燃料貯蔵体系では、通常ｋeff 値が０．８〜
０．９の間でモニタできる必要があり、曲線がその間で
充分変化していることから、モニタの基本的条件は有し
ていることが判る。
曲線形状の変化を、測定点ｄ3 の中性子束に対する測定
点ｄ1 またはｄ5 の中性子束の比を相対変化として示し
ている。燃料貯蔵体系では、通常ｋeff 値が０．８〜
０．９の間でモニタできる必要があり、曲線がその間で
充分変化していることから、モニタの基本的条件は有し
ていることが判る。
【００３６】図４（Ｂ）に示す曲線ロは、ＢＷＲ ＳＦ
Ａのように、測定点ｄ2 ，ｄ4 でｋeff の値に差が生じ
る際に利用できる特性であり、もし両測定点ｄ2 ，ｄ4
間で差が生じなければ、曲線ロは平坦な直線となってし
まう。加圧水型原子炉（ＰＷＲ）のＳＦＡでは、ほぼ平
坦になる場合と、挿入制御棒の影響で図４（Ｂ）の曲線
ロのように変化する場合とが予想される。
Ａのように、測定点ｄ2 ，ｄ4 でｋeff の値に差が生じ
る際に利用できる特性であり、もし両測定点ｄ2 ，ｄ4
間で差が生じなければ、曲線ロは平坦な直線となってし
まう。加圧水型原子炉（ＰＷＲ）のＳＦＡでは、ほぼ平
坦になる場合と、挿入制御棒の影響で図４（Ｂ）の曲線
ロのように変化する場合とが予想される。
【００３７】図４（Ｂ）に示す曲線ハは、式１において
ｋeff 値が変化するにつれて変化する中性子束変化特性
を示している。この形の曲線ハは、測定点ｄ2 ，ｄ3 ，
ｄ4 いずれでも現われる。測定点ｄ1 ，ｄ5 では類似の
曲線は現われるものの、図１に示す形状変化の効果が比
較的顕著に現われ易いため、測定点ｄ1 ，ｄ5 は式１の
適用にはあまり好都合ではない。
ｋeff 値が変化するにつれて変化する中性子束変化特性
を示している。この形の曲線ハは、測定点ｄ2 ，ｄ3 ，
ｄ4 いずれでも現われる。測定点ｄ1 ，ｄ5 では類似の
曲線は現われるものの、図１に示す形状変化の効果が比
較的顕著に現われ易いため、測定点ｄ1 ，ｄ5 は式１の
適用にはあまり好都合ではない。
【００３８】図４（Ａ）に示す曲線イは、解析式により
表現することはかなり困難であり、数値計算により曲線
イを求め、中性子束比の測定値からｋeffを評価するこ
とになる。ここで得られるｋeff 値は、図２のように軸
方向でｋeff 値が変化する体系では、局所的な値として
定義することは困難であり、概略ＳＦＡの平均的値と考
えられる。一方、図４（Ｂ）に示す曲線ロ、ハは、式１
を用いて中性子束の測定値から局所的なｋeff値の評価
が可能である。
表現することはかなり困難であり、数値計算により曲線
イを求め、中性子束比の測定値からｋeffを評価するこ
とになる。ここで得られるｋeff 値は、図２のように軸
方向でｋeff 値が変化する体系では、局所的な値として
定義することは困難であり、概略ＳＦＡの平均的値と考
えられる。一方、図４（Ｂ）に示す曲線ロ、ハは、式１
を用いて中性子束の測定値から局所的なｋeff値の評価
が可能である。
【００３９】空間を隔てた複数点における中性子束の測
定値から、その相対標準偏差を求めてみると、未臨界度
と相関関係があることが判っている。この際、その相対
標準偏差の値の未臨界度による変化を大きくするため、
未臨界度による分布形の変化が、なるべく大きい点を測
定点として選定する必要がある。このためには、両端近
傍の測定点ｄ1 ，ｄ5 のうちの少なくともいずれか一方
と、中間の測定点ｄ3 とは最小限選定する必要があり、
できれば測定点ｄ2 ，ｄ4 も含めることが望ましい。
定値から、その相対標準偏差を求めてみると、未臨界度
と相関関係があることが判っている。この際、その相対
標準偏差の値の未臨界度による変化を大きくするため、
未臨界度による分布形の変化が、なるべく大きい点を測
定点として選定する必要がある。このためには、両端近
傍の測定点ｄ1 ，ｄ5 のうちの少なくともいずれか一方
と、中間の測定点ｄ3 とは最小限選定する必要があり、
できれば測定点ｄ2 ，ｄ4 も含めることが望ましい。
【００４０】図５は、ＢＷＲ ＳＦＡを収納するための
キャスク用燃料バスケットの一例を示すもので、従来の
バスケットと異なる点は、中性子検出器挿入穴を、外筒
の内側でＳＦＡを挿入しない半欠け状の格子目部に設け
ている点である。
キャスク用燃料バスケットの一例を示すもので、従来の
バスケットと異なる点は、中性子検出器挿入穴を、外筒
の内側でＳＦＡを挿入しない半欠け状の格子目部に設け
ている点である。
【００４１】すなわち、このキャスク用燃料バスケット
は、図５に示すように、円筒状の外筒１０を備えてお
り、この外筒１０内には、格子材１１で仕切られた格子
目状のＳＦＡ収納空間１２が設けられている。前記外筒
１０内にはまた、ＳＦＡを収納しない半欠け状の格子目
部に、中性子検出器挿入穴１３が例えば４箇所に設けら
れている。
は、図５に示すように、円筒状の外筒１０を備えてお
り、この外筒１０内には、格子材１１で仕切られた格子
目状のＳＦＡ収納空間１２が設けられている。前記外筒
１０内にはまた、ＳＦＡを収納しない半欠け状の格子目
部に、中性子検出器挿入穴１３が例えば４箇所に設けら
れている。
【００４２】なお、検出器挿入位置は、本発明に係る方
法を実施する限りでは、図５に示す位置に限定する必要
はないが、ＳＦＡ装荷中途段階で、検出器の水平方向位
置を変える必要がない点において有利である。
法を実施する限りでは、図５に示す位置に限定する必要
はないが、ＳＦＡ装荷中途段階で、検出器の水平方向位
置を変える必要がない点において有利である。
【００４３】軸方向中性子検出器位置は、前述のように
測定点ｄ1 〜ｄ5 のうちの少なくとも２点が選ばれる。
測定点ｄ1 〜ｄ5 のうちの少なくとも２点が選ばれる。
【００４４】いま、上下端近傍の測定点ｄ1 ，ｄ5 を除
く点で中性子束を測定する場合（自発中性子増倍法）を
考えると、前述のように式１が成立する。基準体系を
Ａ、未臨界度を評価すべき体系をＢとして区別すると、
次式が得られる。
く点で中性子束を測定する場合（自発中性子増倍法）を
考えると、前述のように式１が成立する。基準体系を
Ａ、未臨界度を評価すべき体系をＢとして区別すると、
次式が得られる。
【００４５】 φA ＝αA ＳA ／（１−ｋA ） ………（２） φB ＝αB ＳB ／（１−ｋB ） ………（３） 未臨界度は、ρA ＝１／ｋA −１，ρB ＝１／ｋB −１
で定義されるため、式２と式３との比は、
で定義されるため、式２と式３との比は、
【００４６】
【数１】 で表わすことができる。
【００４７】いま、ＡをＳＦＡ１体の体系とすると、ρ
A 従ってｋA を測定する方法は既に開発済みであり、測
定できる。φB ／φA は測定できる量であり、（αB ／
αA ）は与えられた体系に対する計算で求められる。Ｓ
A の値も測定手法は既に開発されている。対象とするＢ
体系に含まれる複数のＳＦＡのＳの和、すなわちＳ
B は、１体ずつの測定値の和として求められる。したが
って、式４の未知量はｋB のみとなり、φB ／φA の測
定からｋB を求めることができる。この方法を１体、２
体、３体、……と順次繰返していけば、各装荷段階での
ｋeff 値を評価することができる。
A 従ってｋA を測定する方法は既に開発済みであり、測
定できる。φB ／φA は測定できる量であり、（αB ／
αA ）は与えられた体系に対する計算で求められる。Ｓ
A の値も測定手法は既に開発されている。対象とするＢ
体系に含まれる複数のＳＦＡのＳの和、すなわちＳ
B は、１体ずつの測定値の和として求められる。したが
って、式４の未知量はｋB のみとなり、φB ／φA の測
定からｋB を求めることができる。この方法を１体、２
体、３体、……と順次繰返していけば、各装荷段階での
ｋeff 値を評価することができる。
【００４８】測定点ｄ4 ，ｄ2 における中性子束比は、
式４の比として求められる。測定点ｄ1 ，ｄ5 と測定点
ｄ3 との中性子束比を解析的に表現することは容易でな
く、したがって、与えられた体系に対して計算で校正曲
線を作っておき、中性子束比測定値から増倍率を求める
ことになる。
式４の比として求められる。測定点ｄ1 ，ｄ5 と測定点
ｄ3 との中性子束比を解析的に表現することは容易でな
く、したがって、与えられた体系に対して計算で校正曲
線を作っておき、中性子束比測定値から増倍率を求める
ことになる。
【００４９】また、測定点ｄ1 〜ｄ5 のように、空間を
隔ててしかも中性子束分布形の変化が特徴的な位置にお
ける複数点の中性子束の測定値からその相対標準偏差を
求め、予め計算等で求められた校正曲線から体系の中性
子増倍率を評価することができる。
隔ててしかも中性子束分布形の変化が特徴的な位置にお
ける複数点の中性子束の測定値からその相対標準偏差を
求め、予め計算等で求められた校正曲線から体系の中性
子増倍率を評価することができる。
【００５０】なお、前記実施例では、主としてＢＷＲ
ＳＦＡの貯蔵について説明したが、ＰＷＲ等他の炉型の
ＳＦＡの貯蔵にも同様に適用することができる。
ＳＦＡの貯蔵について説明したが、ＰＷＲ等他の炉型の
ＳＦＡの貯蔵にも同様に適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、使用済燃
料集合体の軸方向中央近傍位置と、軸方向上端近傍位置
または下端近傍位置の少なくともいずれか一方とに、中
性子検出器をそれぞれ設け、これらの検出器により、使
用済燃料集合体内に蓄積している中性子放出核種に基づ
く自発中性子を測定するようにしているので、使用済燃
料集合体を体系に収納する各段階での未臨界度を評価す
ることができ、体系の未臨界度を一定値以上に保持する
ことができる。このため、不必要な過度の裕度を排除す
ることができ、限られた空間内により多くの使用済燃料
集合体を貯蔵することができるとともに、貯蔵設備のコ
ストアップの原因となっている過度の中性子吸収材を排
除でき、経済的な貯蔵が可能となる。
料集合体の軸方向中央近傍位置と、軸方向上端近傍位置
または下端近傍位置の少なくともいずれか一方とに、中
性子検出器をそれぞれ設け、これらの検出器により、使
用済燃料集合体内に蓄積している中性子放出核種に基づ
く自発中性子を測定するようにしているので、使用済燃
料集合体を体系に収納する各段階での未臨界度を評価す
ることができ、体系の未臨界度を一定値以上に保持する
ことができる。このため、不必要な過度の裕度を排除す
ることができ、限られた空間内により多くの使用済燃料
集合体を貯蔵することができるとともに、貯蔵設備のコ
ストアップの原因となっている過度の中性子吸収材を排
除でき、経済的な貯蔵が可能となる。
【図１】未臨界軸方向自発中性子束分布形法の原理を示
すグラフであり、（Ａ）は未臨界度が深い場合の分布
形、（Ｂ）は未臨界度が稍浅い場合の分布形、（Ｃ）は
未臨界度が浅い場合の分布形をそれぞれ示す。
すグラフであり、（Ａ）は未臨界度が深い場合の分布
形、（Ｂ）は未臨界度が稍浅い場合の分布形、（Ｃ）は
未臨界度が浅い場合の分布形をそれぞれ示す。
【図２】ＢＷＲ ＳＦＡの軸方向諸特性分布を示すグラ
フであり、（Ａ）は燃焼度、（Ｂ）はボイド割合、
（Ｃ）は核分裂核種、（Ｄ）はｋeff およびｋ∞、
（Ｅ）は一次中性子、（Ｆ）は中性子束の特性分布をそ
れぞれ示す。
フであり、（Ａ）は燃焼度、（Ｂ）はボイド割合、
（Ｃ）は核分裂核種、（Ｄ）はｋeff およびｋ∞、
（Ｅ）は一次中性子、（Ｆ）は中性子束の特性分布をそ
れぞれ示す。
【図３】ＢＷＲ ＳＦＡ貯蔵体系の軸方向中性子束分布
を示すグラフであり、（Ａ）はＢＷＲ ＳＦＡ１体時の
軸方向分布形、（Ｂ）はＳＦＡの体数を稍増加させた時
の軸方向分布形、（Ｂ）はＳＦＡの体数をさらに増加さ
せた時の軸方向分布形をそれぞれ示す。
を示すグラフであり、（Ａ）はＢＷＲ ＳＦＡ１体時の
軸方向分布形、（Ｂ）はＳＦＡの体数を稍増加させた時
の軸方向分布形、（Ｂ）はＳＦＡの体数をさらに増加さ
せた時の軸方向分布形をそれぞれ示す。
【図４】中性子増倍率による中性子束および中性子束比
の変化を示すグラフであり、（Ａ）はφ（ｄ1 ）または
φ（ｄ5 ）とφ（ｄ3）との比の相対変化、（Ｂ）はφ
（ｄ4 ）とφ（ｄ2 ）との比の相対変化およびφ
（ｄ3 ）の相対変化をそれぞれ示す。
の変化を示すグラフであり、（Ａ）はφ（ｄ1 ）または
φ（ｄ5 ）とφ（ｄ3）との比の相対変化、（Ｂ）はφ
（ｄ4 ）とφ（ｄ2 ）との比の相対変化およびφ
（ｄ3 ）の相対変化をそれぞれ示す。
【図５】ＢＷＲ ＳＦＡを収納するためのキャスク用燃
料バスケットの一例を示す構成図である。
料バスケットの一例を示す構成図である。
１０ 外筒 １１ 格子材 １２ ＳＦＡ収納空間 １３ 中性子検出器挿入穴 ｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 ，ｄ4 ，ｄ5 測定点
Claims (1)
- 【請求項１】使用済燃料集合体の軸方向中央近傍位置
と、軸方向上端近傍位置または下端近傍位置の少なくと
もいずれか一方とに、中性子検出器をそれぞれ配置し
て、使用済燃料貯蔵体系の未臨界度評価を行なうことを
特徴とする使用済燃料貯蔵体系未臨界度評価用中性子検
出器配置方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3249397A JP3041101B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 使用済燃料集合体装荷体系の実効増倍率測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3249397A JP3041101B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 使用済燃料集合体装荷体系の実効増倍率測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0587977A true JPH0587977A (ja) | 1993-04-09 |
| JP3041101B2 JP3041101B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=17192383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3249397A Expired - Fee Related JP3041101B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 使用済燃料集合体装荷体系の実効増倍率測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3041101B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5633532A (en) * | 1994-06-23 | 1997-05-27 | Fujitsu Limited | Semiconductor device interconnection |
| JP2002236194A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-08-23 | Toshiba Corp | 燃焼度評価方法および装置 |
| JP2008039509A (ja) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Toshiba Corp | 照射燃料の未臨界中性子増倍体系への装荷方法及び照射燃料の実効増倍率算出方法 |
| WO2014091955A1 (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-19 | 日本電気株式会社 | 制御棒監視システム、および制御棒監視方法 |
| JP2016024154A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 未臨界状態の推定方法及び未臨界状態推定システム |
| CN106782687A (zh) * | 2015-11-20 | 2017-05-31 | 国核（北京）科学技术研究院有限公司 | 装载193盒燃料组件的堆芯的探测器布置方法及其堆芯 |
| CN111933320A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-11-13 | 上海核工程研究设计院有限公司 | 一种利用标准探测器进行中子探测器堆上试验验证的方法 |
| CN114722646A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-07-08 | 西安交通大学 | 基于克里金模型的自给能探测器三维测点布置优化方法 |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP3249397A patent/JP3041101B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5633532A (en) * | 1994-06-23 | 1997-05-27 | Fujitsu Limited | Semiconductor device interconnection |
| JP2002236194A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-08-23 | Toshiba Corp | 燃焼度評価方法および装置 |
| JP2008039509A (ja) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Toshiba Corp | 照射燃料の未臨界中性子増倍体系への装荷方法及び照射燃料の実効増倍率算出方法 |
| WO2014091955A1 (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-19 | 日本電気株式会社 | 制御棒監視システム、および制御棒監視方法 |
| JPWO2014091955A1 (ja) * | 2012-12-14 | 2017-01-05 | 日本電気株式会社 | 制御棒監視システム、および制御棒監視方法 |
| JP2016024154A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 未臨界状態の推定方法及び未臨界状態推定システム |
| CN106782687A (zh) * | 2015-11-20 | 2017-05-31 | 国核（北京）科学技术研究院有限公司 | 装载193盒燃料组件的堆芯的探测器布置方法及其堆芯 |
| CN106782687B (zh) * | 2015-11-20 | 2023-11-28 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 装载193盒燃料组件的堆芯的探测器布置方法 |
| CN111933320A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-11-13 | 上海核工程研究设计院有限公司 | 一种利用标准探测器进行中子探测器堆上试验验证的方法 |
| CN114722646A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-07-08 | 西安交通大学 | 基于克里金模型的自给能探测器三维测点布置优化方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3041101B2 (ja) | 2000-05-15 |
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|---|---|---|---|
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