JPS608473B2 - 照射燃料の燃焼度測定方法 - Google Patents
照射燃料の燃焼度測定方法Info
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- JPS608473B2 JPS608473B2 JP51097740A JP9774076A JPS608473B2 JP S608473 B2 JPS608473 B2 JP S608473B2 JP 51097740 A JP51097740 A JP 51097740A JP 9774076 A JP9774076 A JP 9774076A JP S608473 B2 JPS608473 B2 JP S608473B2
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Classifications
-
- 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
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は原子炉の中で使用された原子炉燃料（以下照射
燃料という。
燃料という。
）から、放出される中性子を測定することにより、照射
燃料の燃焼度を求める方法に関する。原子炉燃料が原子
炉に装荷されて燃焼することにより、どれだけの原子核
エネルギーがとり出されたかを表わす尺度を原子炉燃料
（あるいは照射燃料）の燃焼度とよぶ。
燃料の燃焼度を求める方法に関する。原子炉燃料が原子
炉に装荷されて燃焼することにより、どれだけの原子核
エネルギーがとり出されたかを表わす尺度を原子炉燃料
（あるいは照射燃料）の燃焼度とよぶ。
照射燃料の燃焼度は照射燃料から放出される中性子の数
を知れば、理論計算等で求めた燃焼度と放出中性子数の
校正曲線を用いて求めることができるが、この場合中性
子数の絶対値の測定が不可決であり、また中性子増塔効
果の補正も必要である。横山等の提案した特願昭５０−
１３９２３２号では、中性子数の絶対値の測定と中性子
増塔効果の補正を行なわないで燃焼度を求める方法を提
案しているが、前記提案では強度既知の外部中性子源を
用いなければならない欠点があった。本発明の目的は、
中性子数の絶対値の測定、中性子増培効果の補正のどち
らも必要としない、そして強度既知の外部中性子源も必
要としないで照射燃料の燃焼度を測定する方法を提供す
る。
を知れば、理論計算等で求めた燃焼度と放出中性子数の
校正曲線を用いて求めることができるが、この場合中性
子数の絶対値の測定が不可決であり、また中性子増塔効
果の補正も必要である。横山等の提案した特願昭５０−
１３９２３２号では、中性子数の絶対値の測定と中性子
増塔効果の補正を行なわないで燃焼度を求める方法を提
案しているが、前記提案では強度既知の外部中性子源を
用いなければならない欠点があった。本発明の目的は、
中性子数の絶対値の測定、中性子増培効果の補正のどち
らも必要としない、そして強度既知の外部中性子源も必
要としないで照射燃料の燃焼度を測定する方法を提供す
る。
本発明に係る方法では、照射燃料から放出される中性子
数の絶対値を測定する必要はない。すなわち、キュリウ
ム２４２（Ｃｍ桃２）から放出される中性子発生率の全
中性子発生率に占める割合を測定し、一方では別に理論
計算等の結果を用いて前記割合を燃焼度の関数として求
へることにより、燃焼度と前記割合の校正曲線を作成し
ておき、測定値である前記割合と前記校正曲線とから照
射燃料の燃焼度を求めるのが特徴である。前記割合を実
験的に求める具体的な方法は、Ｃｍ‐２４２の半減期が
Ｃｍ‐２４２を除く中性子放出核檀（主としてＣｍ‐地
）のそれに比して大幅に小さいことを利用するのである
。
数の絶対値を測定する必要はない。すなわち、キュリウ
ム２４２（Ｃｍ桃２）から放出される中性子発生率の全
中性子発生率に占める割合を測定し、一方では別に理論
計算等の結果を用いて前記割合を燃焼度の関数として求
へることにより、燃焼度と前記割合の校正曲線を作成し
ておき、測定値である前記割合と前記校正曲線とから照
射燃料の燃焼度を求めるのが特徴である。前記割合を実
験的に求める具体的な方法は、Ｃｍ‐２４２の半減期が
Ｃｍ‐２４２を除く中性子放出核檀（主としてＣｍ‐地
）のそれに比して大幅に小さいことを利用するのである
。
一方前記割合と燃焼度との関係に着目したのも本発明の
特徴である。Ｃｍ−２４２とＣｍ−側は中性子を放出す
る核樋のうちでは特に顕著なものである。原子炉燃料の
燃焼に伴ってＣｍ‐２４２はＣｍ‐凶４より早く（燃焼
があまり進まないうちに）生成されやすいため、燃焼が
あまり進まないうちは全放出中性子に占めるＣｍ−地か
らの放出中性子の割合は大きい。
特徴である。Ｃｍ−２４２とＣｍ−側は中性子を放出す
る核樋のうちでは特に顕著なものである。原子炉燃料の
燃焼に伴ってＣｍ‐２４２はＣｍ‐凶４より早く（燃焼
があまり進まないうちに）生成されやすいため、燃焼が
あまり進まないうちは全放出中性子に占めるＣｍ−地か
らの放出中性子の割合は大きい。
燃鱗が進むと半減期の短いＣｍ‐２４２の蓄積は進まな
くなるが、Ｃｍ‐滋４の蓄積は進行するので、全放出中
性子に占めるＣｍ−頚２からの放出中性子の割合は低下
する。本発明では、前述のことから明らかなように、Ｃ
ｍ−２吃から放出される中性子の発生率の全中性子発生
率に占める割合が燃焼度と一定の関係にあることを利用
するものである。原子炉の中で使用された原子炉燃料、
すなわち照射燃料の中に生成する中性子を放出する超ウ
ラン元素の核種は「半減期の比較的短いＣｍ‐２４２（
半減期１６３日）と半減期の非常に長いもの（Ｃｍ‐２
４４，Ｐｕ‐斑８，Ｐｕ‐２４ｏ５ Ｐｕ‐滋９など）
とに分類することができる。
くなるが、Ｃｍ‐滋４の蓄積は進行するので、全放出中
性子に占めるＣｍ−頚２からの放出中性子の割合は低下
する。本発明では、前述のことから明らかなように、Ｃ
ｍ−２吃から放出される中性子の発生率の全中性子発生
率に占める割合が燃焼度と一定の関係にあることを利用
するものである。原子炉の中で使用された原子炉燃料、
すなわち照射燃料の中に生成する中性子を放出する超ウ
ラン元素の核種は「半減期の比較的短いＣｍ‐２４２（
半減期１６３日）と半減期の非常に長いもの（Ｃｍ‐２
４４，Ｐｕ‐斑８，Ｐｕ‐２４ｏ５ Ｐｕ‐滋９など）
とに分類することができる。
後者で半減期が最も短いＣｍ‐２４４でもその値は１７
．乙王であるから〜前者すなわちＣｍ‐２４２の半減期
に比べて非常に長い。さて、照射燃料を原子炉からとり
出して貯蔵する場合には、燃料貯蔵プールを利用するこ
とが多い。従って本発明を具体的に実施する代表的な体
系として、水中に照射燃料を置いた場合を考える。前記
諸核種から放出される中性子は高速中性子であるため、
これら諸核種を含む照射燃料を水中に設置すると、前記
高速中性子は減速されて熱中性子となる。熱中性子は照
射燃料中に含まれているＵ−斑５，Ｐｕ−２３９などに
吸収されて核分裂を起す。
．乙王であるから〜前者すなわちＣｍ‐２４２の半減期
に比べて非常に長い。さて、照射燃料を原子炉からとり
出して貯蔵する場合には、燃料貯蔵プールを利用するこ
とが多い。従って本発明を具体的に実施する代表的な体
系として、水中に照射燃料を置いた場合を考える。前記
諸核種から放出される中性子は高速中性子であるため、
これら諸核種を含む照射燃料を水中に設置すると、前記
高速中性子は減速されて熱中性子となる。熱中性子は照
射燃料中に含まれているＵ−斑５，Ｐｕ−２３９などに
吸収されて核分裂を起す。
すなわち照射燃料を水中に設置すると前記諸核種から放
出された中性子（以下１次中性子と呼ぶ。）は増堵され
る。前記１次中性子の吸収により誘発される前記核分裂
により放出される中性子（以下２次中性子と呼ぶ。）も
高速中性子である。２次中性子も１次中性子の場合と同
様に水中で減速され、熱中性子となる。
出された中性子（以下１次中性子と呼ぶ。）は増堵され
る。前記１次中性子の吸収により誘発される前記核分裂
により放出される中性子（以下２次中性子と呼ぶ。）も
高速中性子である。２次中性子も１次中性子の場合と同
様に水中で減速され、熱中性子となる。
１次中性子と２次中性子とはほとんど同じエネルギース
ペクトルであるため、両者を区別することは実際には極
めて困難である。
ペクトルであるため、両者を区別することは実際には極
めて困難である。
以上のように１次中性子と２次中性子が混在している体
系（中性子増培体系または単に増培系ともいう。）で本
発明を実施する場合が最も実際的と思われるので、増堵
系の場合について数式を用いて本発明に係る方法を説明
する。半減期の短いＣｍ−２４２をＡグループＣｍ−２
４２を除いた半減期の非常に長い核鍾をＢグループとす
る。原子炉停止時刻（ｔ＝０）における前記Ａグループ
およびＢグループの１次中性子放出率をＳＡおよびＳＢ
とする。
系（中性子増培体系または単に増培系ともいう。）で本
発明を実施する場合が最も実際的と思われるので、増堵
系の場合について数式を用いて本発明に係る方法を説明
する。半減期の短いＣｍ−２４２をＡグループＣｍ−２
４２を除いた半減期の非常に長い核鍾をＢグループとす
る。原子炉停止時刻（ｔ＝０）における前記Ａグループ
およびＢグループの１次中性子放出率をＳＡおよびＳＢ
とする。
Ａグループの崩壊定数を入＾とし、８グループのそれは
入Ｂ芋０とする。また、考える体系の中性子実効増培率
をＫとする。いま原子炉停止以後ｔ，およびｔ２の時刻
に照射燃料から放出される中性子の測定を行ってＦ，お
よびＦ２なる中性子放出率（１次と２次中性子発生率の
和）を得たとすると、次の｛１’と【２｝が得られる。
ＦＩ：Ｓ＾三三岸＾ち十・きＢｋ （１）Ｆ２＝
Ｓ主幹＋，等 （２）Ｂグループは半減期がＡグ
ループのそれに比べて十分長いため、中性子放出率の減
衰は無視する。
入Ｂ芋０とする。また、考える体系の中性子実効増培率
をＫとする。いま原子炉停止以後ｔ，およびｔ２の時刻
に照射燃料から放出される中性子の測定を行ってＦ，お
よびＦ２なる中性子放出率（１次と２次中性子発生率の
和）を得たとすると、次の｛１’と【２｝が得られる。
ＦＩ：Ｓ＾三三岸＾ち十・きＢｋ （１）Ｆ２＝
Ｓ主幹＋，等 （２）Ｂグループは半減期がＡグ
ループのそれに比べて十分長いため、中性子放出率の減
衰は無視する。
いま、便宜上原子炉停止時刻（ｔ＝０）においてＲ。
…；きミ （３）とおけば‘１），｛２）
および糊式から次式が得られる。
および糊式から次式が得られる。
ミニ・十ｅ−Ｍ化・／Ｆ２）ｅ・＾＾ら （４）び，′
Ｆ２）−１ゆえにこのようにして、Ｃｍ‐地から放出さ
れる中性子発生率の全中性子発生率に占める割合Ｒｏは
、中性子増培率Ｋに関係なく〜 またＦ，やＦ２の絶対
値に関係なく求めることができる。
Ｆ２）−１ゆえにこのようにして、Ｃｍ‐地から放出さ
れる中性子発生率の全中性子発生率に占める割合Ｒｏは
、中性子増培率Ｋに関係なく〜 またＦ，やＦ２の絶対
値に関係なく求めることができる。
次にＲｏから燃焼度を求めるため、原子炉燃料としてウ
ランを用いた場合を例にあげて説明すると、Ｃｍ−地や
Ｃｍ‐２４４などは第１図に示すような過程で生成され
る。
ランを用いた場合を例にあげて説明すると、Ｃｍ−地や
Ｃｍ‐２４４などは第１図に示すような過程で生成され
る。
各記号は核物理学などで一般に用いられているものであ
るため特に説明は加えない。中性子を特に多く放出する
核種はＣｍ‐２４２、Ｃｍ‐２唯であるが「Ｐｕ‐２■
，Ｐｕ‐２３８（図示せず）、Ｐｕ‐２３９もわずかな
がら放出する。
るため特に説明は加えない。中性子を特に多く放出する
核種はＣｍ‐２４２、Ｃｍ‐２唯であるが「Ｐｕ‐２■
，Ｐｕ‐２３８（図示せず）、Ｐｕ‐２３９もわずかな
がら放出する。
原子炉燃料がわずかしか進んでいない段階では第１図か
らわかるとおりＣｍ‐地やＣｍ‐２４４はわずかしか生
成していないため、放出される中性子は主にＰｕ‐２３
９やＰｕ‐２４０に起因している。燃焼がある程度進行
するとＣｍ‐滋２の蓄積が比較的進行するがＣｍ‐雌の
それはまだあまり進行していないため全放出中性子に対
するＣｍ‐２灼からの中性子放出率の割合は大きい。燃
焼がかなり進行すると半減期の短いＣｍ−数２の生成量
は飽和されてくるが半減期の長いＣｍ‐２４４の生成量
はまだ飽和されないので、全放出中性子に対するＣｍ‐
２４２からの中性子放出率の割合は低下する。これらの
現象は非常に複雑なため数式を用いて解析的に表示する
ことは非常に困難であり、もっぱら数値計算により解析
される。既存の原子炉燃料燃焼度計算手法により数値計
算を行い、計算の結果として得られる各種超ウラン元素
の生成量からＣｍ‐２４２，Ｃｍ‐２処などから放出さ
れる中性子発生率を求め、それを用いてＲｏを求めると
、前記説明のように、Ｒｏと燃焼度との間には一定の関
係があることがわかる。
らわかるとおりＣｍ‐地やＣｍ‐２４４はわずかしか生
成していないため、放出される中性子は主にＰｕ‐２３
９やＰｕ‐２４０に起因している。燃焼がある程度進行
するとＣｍ‐滋２の蓄積が比較的進行するがＣｍ‐雌の
それはまだあまり進行していないため全放出中性子に対
するＣｍ‐２灼からの中性子放出率の割合は大きい。燃
焼がかなり進行すると半減期の短いＣｍ−数２の生成量
は飽和されてくるが半減期の長いＣｍ‐２４４の生成量
はまだ飽和されないので、全放出中性子に対するＣｍ‐
２４２からの中性子放出率の割合は低下する。これらの
現象は非常に複雑なため数式を用いて解析的に表示する
ことは非常に困難であり、もっぱら数値計算により解析
される。既存の原子炉燃料燃焼度計算手法により数値計
算を行い、計算の結果として得られる各種超ウラン元素
の生成量からＣｍ‐２４２，Ｃｍ‐２処などから放出さ
れる中性子発生率を求め、それを用いてＲｏを求めると
、前記説明のように、Ｒｏと燃焼度との間には一定の関
係があることがわかる。
本発明はこの関係に着目してＲｏ値を測定し、理論計算
で得られるＲｏと燃焼度との関係（校正曲線）を介して
燃焼度を求めるものである。第２図は本発明に従って、
一例として沸騰水型原子炉の標準的な燃料集合体（燃焼
前のウランの平均濃縮度２．３％）の場合のＲｏと燃焼
度との関係を理論計算で求めたものである。
で得られるＲｏと燃焼度との関係（校正曲線）を介して
燃焼度を求めるものである。第２図は本発明に従って、
一例として沸騰水型原子炉の標準的な燃料集合体（燃焼
前のウランの平均濃縮度２．３％）の場合のＲｏと燃焼
度との関係を理論計算で求めたものである。
曲線１が示すように、燃焼度が約１的Ｗｄ／ｔまではＲ
ｏの値は燃焼度とともに増大し、約１・的Ｗｄ／ｔを頂
点として約１にＷｄ／ｔ以上では燃焼度とともに減少す
る。燃焼度が約１のＷｄ／ｔ以上ではＲｏの値は燃焼度
とともに単調に減少するので、Ｒｏの値を測定すること
により、一意的に燃焼度を求めることができる。また、
照射燃料からの中性子発生率は燃焼度約１的Ｗｄ／ｔ以
上でかなり大きくなるため、中性子測定が容易となる。
従って本発明に係る方法は燃焼度の比較的大きな照射燃
料（約１鷹Ｗｄ／ｔ以上）の燃焼度測定に適している。
なお、本発明を実施するにあたって、Ｃｍ‐２４２より
半減期がさらに短い中性子発生源（たとえば核分裂生成
物のり‐１４ｏからのガンマ線が水中の重水素と（ｙ，
ｎ）反応を起して発生する中性子など）が含まれる場合
には３回またはそれ以上の中性子測定により、Ｃｍ‐２
４２から放出される中性子と区別することができる。本
発明の方法は原子炉の炉型に関係なく、中性子に照射さ
れた原子炉燃料の燃焼度測定に適することができる。
ｏの値は燃焼度とともに増大し、約１・的Ｗｄ／ｔを頂
点として約１にＷｄ／ｔ以上では燃焼度とともに減少す
る。燃焼度が約１のＷｄ／ｔ以上ではＲｏの値は燃焼度
とともに単調に減少するので、Ｒｏの値を測定すること
により、一意的に燃焼度を求めることができる。また、
照射燃料からの中性子発生率は燃焼度約１的Ｗｄ／ｔ以
上でかなり大きくなるため、中性子測定が容易となる。
従って本発明に係る方法は燃焼度の比較的大きな照射燃
料（約１鷹Ｗｄ／ｔ以上）の燃焼度測定に適している。
なお、本発明を実施するにあたって、Ｃｍ‐２４２より
半減期がさらに短い中性子発生源（たとえば核分裂生成
物のり‐１４ｏからのガンマ線が水中の重水素と（ｙ，
ｎ）反応を起して発生する中性子など）が含まれる場合
には３回またはそれ以上の中性子測定により、Ｃｍ‐２
４２から放出される中性子と区別することができる。本
発明の方法は原子炉の炉型に関係なく、中性子に照射さ
れた原子炉燃料の燃焼度測定に適することができる。
本方法は非破壊的な燃焼度の測定に特に有効であるが「
破壊的な測定の場合にも利用できるのは明らかである。
図面の簡単な説明第１図はＣｍ‐２班，Ｃｍ‐２４４な
ど超ウラン元素の生成過程（代表的な過程だけ示す。
破壊的な測定の場合にも利用できるのは明らかである。
図面の簡単な説明第１図はＣｍ‐２班，Ｃｍ‐２４４な
ど超ウラン元素の生成過程（代表的な過程だけ示す。
）を示す説明図、第２図はＣｍ‐２４２から放出される
中性子の発生率のすべての元素から放出される中性子の
発生率に占める割合Ｒｏ（原子炉停止時刻における値）
の燃焼度依存性を示すグラフである。労ィ園 才２図
中性子の発生率のすべての元素から放出される中性子の
発生率に占める割合Ｒｏ（原子炉停止時刻における値）
の燃焼度依存性を示すグラフである。労ィ園 才２図
Claims (1)
- １ 照射燃料から放出される中性子を時間を隔てて少な
くとも２回測定し、キユリウム２４２から放出される中
性子発出率の全中性子発生率に占める割合を求め、理論
計算の結果等を利用して別に求めた燃焼度と前記割合と
の関係を示す校正曲線を用いて照射燃料の燃焼度を測定
する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51097740A JPS608473B2 (ja) | 1976-08-18 | 1976-08-18 | 照射燃料の燃焼度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51097740A JPS608473B2 (ja) | 1976-08-18 | 1976-08-18 | 照射燃料の燃焼度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5324990A JPS5324990A (en) | 1978-03-08 |
| JPS608473B2 true JPS608473B2 (ja) | 1985-03-02 |
Family
ID=14200283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51097740A Expired JPS608473B2 (ja) | 1976-08-18 | 1976-08-18 | 照射燃料の燃焼度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS608473B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5643314A (en) * | 1979-09-18 | 1981-04-22 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | Propylene block copolymer |
| JPS5643315A (en) * | 1979-09-18 | 1981-04-22 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | Propylene block copolymer |
| JPS5661414A (en) * | 1979-10-24 | 1981-05-26 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | Novel propylene copolymer |
| JPS5681326A (en) * | 1979-12-05 | 1981-07-03 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | Propylene block copolymer |
| JPS5871910A (ja) * | 1981-10-23 | 1983-04-28 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | オレフィン系ブロック共重合体の製造法 |
| JPS58104913A (ja) * | 1981-12-17 | 1983-06-22 | Tokuyama Soda Co Ltd | プロピレンブロツク共重合体の製造方法 |
| US4617169A (en) * | 1984-09-12 | 1986-10-14 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Measurement of radionuclides in waste packages |
| JP2010132857A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-06-17 | Sumitomo Chemical Co Ltd | ポリプロピレン系樹脂組成物およびそれからなるフィルム |
| JP2012122929A (ja) * | 2010-12-10 | 2012-06-28 | Toshiba Corp | 原子炉燃料の非破壊燃焼度評価法および非破壊燃焼度評価装置 |
| JP5951538B2 (ja) * | 2013-03-25 | 2016-07-13 | 株式会社東芝 | 核燃料燃焼度評価装置、その評価方法およびそのプログラム |
-
1976
- 1976-08-18 JP JP51097740A patent/JPS608473B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5324990A (en) | 1978-03-08 |
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