JPS6138433B2 - - Google Patents
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- JPS6138433B2 JPS6138433B2 JP53063831A JP6383178A JPS6138433B2 JP S6138433 B2 JPS6138433 B2 JP S6138433B2 JP 53063831 A JP53063831 A JP 53063831A JP 6383178 A JP6383178 A JP 6383178A JP S6138433 B2 JPS6138433 B2 JP S6138433B2
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- Japan
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- neutron
- irradiated fuel
- fuel assembly
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- irradiated
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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】
本発明は水中に置かれた照射燃料集合体の反応
度測定装置に関する。
度測定装置に関する。
原子炉燃料集合体は原子炉炉心中に装荷され、
中性子の照射を受けることにより照射燃料集合体
（以下照射燃料とよぶ）となる。照射燃料内部に
は自発的に中性子を放出するキユリウム242
（Cm−242）やキユリウム244（Cm−244）、プル
トニウム240（Pu−240）などの核種が生成して
おり、これらの核種は中性子を放出する。放出さ
れた中性子の一部は照射燃料中に残存するウラン
235（Ｕ−235）、プルトニウム239（Pu−239）な
どの核分裂性核種に吸収されて核分裂を誘発し中
性子を放出する。
中性子の照射を受けることにより照射燃料集合体
（以下照射燃料とよぶ）となる。照射燃料内部に
は自発的に中性子を放出するキユリウム242
（Cm−242）やキユリウム244（Cm−244）、プル
トニウム240（Pu−240）などの核種が生成して
おり、これらの核種は中性子を放出する。放出さ
れた中性子の一部は照射燃料中に残存するウラン
235（Ｕ−235）、プルトニウム239（Pu−239）な
どの核分裂性核種に吸収されて核分裂を誘発し中
性子を放出する。
このように水中に置かれた照射燃料は内部に中
性子源を有する中性子増倍体系となつている。中
性子増倍体系の特性は臨界状態からずれている程
度を示す量、いわゆる反応度で表現することがで
きるが照射燃料では燃料の組成が位置によつて変
化しているから、反応度も位置によつて変化す
る。
性子源を有する中性子増倍体系となつている。中
性子増倍体系の特性は臨界状態からずれている程
度を示す量、いわゆる反応度で表現することがで
きるが照射燃料では燃料の組成が位置によつて変
化しているから、反応度も位置によつて変化す
る。
照射燃料の反応度測定データは、燃料貯蔵ラツ
クや使用済燃料輸送容器の改良設計の基礎データ
として、また燃料交換計画の実験的確認データと
して非常に有用である。本出願人が先に提出した
特願昭51−126804号（特開昭53−52893号公報参
照）「原子炉燃料集合体の反応度測定方法と装
置」に示した反応度測定装置は、照射燃料の外周
を形成しているチヤンネルボツクスを取り外さな
ければならないため、迅速に多数の照射燃料を測
定することはできない欠点があつた。
クや使用済燃料輸送容器の改良設計の基礎データ
として、また燃料交換計画の実験的確認データと
して非常に有用である。本出願人が先に提出した
特願昭51−126804号（特開昭53−52893号公報参
照）「原子炉燃料集合体の反応度測定方法と装
置」に示した反応度測定装置は、照射燃料の外周
を形成しているチヤンネルボツクスを取り外さな
ければならないため、迅速に多数の照射燃料を測
定することはできない欠点があつた。
本発明の目的は照射燃料の外周を形成するチヤ
ンネルボツクスを取外すことなく迅速に多数の照
射燃料の反応度を測定する改良された装置を提供
するにある。
ンネルボツクスを取外すことなく迅速に多数の照
射燃料の反応度を測定する改良された装置を提供
するにある。
以下本発明の実施例について詳細に説明する前
に使用する測定方法について述べる。２体の照射
燃料Ａ，Ｂをそれぞれ１本づつ水中においた状態
の反応度をρA，ρB照射燃料Ａ，Ｂの周辺の任意
の適当な位置の中性子束をφ１ A，φ１ Bとする。
また照射燃料Ａ，Ｂをそれぞれ１本づつ水中にお
き、その外周の水の一部または全部を他の媒質た
とえばカドミウム（Cd）と置換した状態の中性
子束をφ２ A，φ２ Bとすると、次式が成立する （φ２ Ｂ／φ１ Ｂ）／φ２ Ａ／φ１ Ａ）＝１＋（１−
α）／ρＡ／１＋（１−α）／ρＢ…(1) ここにαは比例定数であり、理論計算または測
定によつて求められる。上式の左辺は測定できる
量であり、右辺のρAが既知量であればρBの値は
上式から算出することができる。１個の照射燃料
たとえばＡについてはチヤンネルボツクスを取外
すことにより前述の特願昭51−126804号に開示し
た方法で反応度ρAを測定しうることが示されて
いる。本発明に係る装置は前述の方法によつて求
めたρAを基にして上式左辺の値を測定して、チ
ヤンネルボツクスを外さない照射燃料Ｂの反応度
ρBを求めるよう設計されている。
に使用する測定方法について述べる。２体の照射
燃料Ａ，Ｂをそれぞれ１本づつ水中においた状態
の反応度をρA，ρB照射燃料Ａ，Ｂの周辺の任意
の適当な位置の中性子束をφ１ A，φ１ Bとする。
また照射燃料Ａ，Ｂをそれぞれ１本づつ水中にお
き、その外周の水の一部または全部を他の媒質た
とえばカドミウム（Cd）と置換した状態の中性
子束をφ２ A，φ２ Bとすると、次式が成立する （φ２ Ｂ／φ１ Ｂ）／φ２ Ａ／φ１ Ａ）＝１＋（１−
α）／ρＡ／１＋（１−α）／ρＢ…(1) ここにαは比例定数であり、理論計算または測
定によつて求められる。上式の左辺は測定できる
量であり、右辺のρAが既知量であればρBの値は
上式から算出することができる。１個の照射燃料
たとえばＡについてはチヤンネルボツクスを取外
すことにより前述の特願昭51−126804号に開示し
た方法で反応度ρAを測定しうることが示されて
いる。本発明に係る装置は前述の方法によつて求
めたρAを基にして上式左辺の値を測定して、チ
ヤンネルボツクスを外さない照射燃料Ｂの反応度
ρBを求めるよう設計されている。
第１図は本発明の一実施例であつて照射燃料を
収める取付箱１の相対する側面には第１中性子検
出装置２ａ，２ｂおよび第２中性子検出装置３
ａ，３ｂがそれぞれ上下に取付けられている。第
１および第２の中性子検出装置には信号ケーブル
４ａ，４ｂおよ５ａ，５ｂが設けられ、２つの中
性子検出装置から送られる電気信号はこれらのケ
ーブルを経て計測装置で計測される。取付箱１の
上下端６ａ，６ｂは取付箱１を水中の適当な場所
に取付けるために設けられる。第１および第２中
性子検出装置はそれぞれ２つづつ図示してある
が、さらに他の側面に同様に設けてもよい。
収める取付箱１の相対する側面には第１中性子検
出装置２ａ，２ｂおよび第２中性子検出装置３
ａ，３ｂがそれぞれ上下に取付けられている。第
１および第２の中性子検出装置には信号ケーブル
４ａ，４ｂおよ５ａ，５ｂが設けられ、２つの中
性子検出装置から送られる電気信号はこれらのケ
ーブルを経て計測装置で計測される。取付箱１の
上下端６ａ，６ｂは取付箱１を水中の適当な場所
に取付けるために設けられる。第１および第２中
性子検出装置はそれぞれ２つづつ図示してある
が、さらに他の側面に同様に設けてもよい。
第２図は第１図に示す第１検出装置２ａ，２ｂ
を含む横断面図である。取付箱１の内部４隅には
照射燃料の位置決め具７があり、照射燃料が取付
箱１に挿入されたときの正確な位置決めを行なう
ものである。取付箱１と挿入照射燃料の間の空隙
８は約３cmの厚さを有し減速材である水が照射燃
料のまわりに満されている。照射燃料から放出さ
れる中性子は減速材中を通る際熱中性子化した
後、中性子検出装置２ａ，２ｂ内に設けけられた
ガンマ線遮蔽兼熱中性子誘導領域（鉛、グラフア
イトまたは空洞などで構成される）９中の中性子
検出器１０ａ，１０ｂにより検出される。
を含む横断面図である。取付箱１の内部４隅には
照射燃料の位置決め具７があり、照射燃料が取付
箱１に挿入されたときの正確な位置決めを行なう
ものである。取付箱１と挿入照射燃料の間の空隙
８は約３cmの厚さを有し減速材である水が照射燃
料のまわりに満されている。照射燃料から放出さ
れる中性子は減速材中を通る際熱中性子化した
後、中性子検出装置２ａ，２ｂ内に設けけられた
ガンマ線遮蔽兼熱中性子誘導領域（鉛、グラフア
イトまたは空洞などで構成される）９中の中性子
検出器１０ａ，１０ｂにより検出される。
第３図は第１図に示す第２検出装置３ａ，３ｂ
を含む横断面図である。図示するように取付箱１
の内側には中性子吸収体１１、たとえばカドミウ
ムが取付けられる。従つて挿入照射燃料まわりの
減速材（水）領域の空間１２は水中の熱中性子拡
散距離約2.5cmよりかなり短い0.5〜１cmの厚さを
有するだけである。また中性子吸収体１１の高さ
は水中で使用されることと、中性子の減速、拡散
距離の大きさからきまり、第１図に点線で示す高
さであるのが好ましい。照射燃料の内部で熱化し
た中性子は中性子吸収体１１でできるだけ吸収し
て照射燃料の中性子増倍効果を抑制するのであ
る。減速材の層が厚くなると照射燃料内部で熱化
した中性子を中性子吸収体１１があまり吸収しな
くなるため、減速材の層はなるべくうすくするよ
う前述の0.5〜１cm程度に選定している。中性子
吸収体１１を透過してでる高速中性子を減速して
熱中性子化し、中性子検出器１３ａ，１３ｂに導
くためポリエチレンや水などの減速材領域１４と
ガンマ線遮蔽兼熱中性子誘導領域１５が第２検出
装置３ａ，３ｂに設けられている。
を含む横断面図である。図示するように取付箱１
の内側には中性子吸収体１１、たとえばカドミウ
ムが取付けられる。従つて挿入照射燃料まわりの
減速材（水）領域の空間１２は水中の熱中性子拡
散距離約2.5cmよりかなり短い0.5〜１cmの厚さを
有するだけである。また中性子吸収体１１の高さ
は水中で使用されることと、中性子の減速、拡散
距離の大きさからきまり、第１図に点線で示す高
さであるのが好ましい。照射燃料の内部で熱化し
た中性子は中性子吸収体１１でできるだけ吸収し
て照射燃料の中性子増倍効果を抑制するのであ
る。減速材の層が厚くなると照射燃料内部で熱化
した中性子を中性子吸収体１１があまり吸収しな
くなるため、減速材の層はなるべくうすくするよ
う前述の0.5〜１cm程度に選定している。中性子
吸収体１１を透過してでる高速中性子を減速して
熱中性子化し、中性子検出器１３ａ，１３ｂに導
くためポリエチレンや水などの減速材領域１４と
ガンマ線遮蔽兼熱中性子誘導領域１５が第２検出
装置３ａ，３ｂに設けられている。
以上詳細に説明した本発明装置の使用方法を第
４図と第５図を用いて記述する。まず、第４図に
おいて、照射燃料は駆動装置１６によつて断続的
に駆動され、１回あたりの駆動長さは、第５図に
示すように、第１と第２の中性子検出装置間の距
離ｌに等しくするのが好都合である。制御装置１
７は駆動装置１６の作動、第１中性子検出装置２
ａ，２ｂで得られる中性子束（照射燃料Ａに対し
てφ１ A、照射燃料Ｂに対してφ１ B）を計測する
第１計測装置１８、および第２中性子検出装置３
ａ，３ｂで得られる中性子束（照射燃料Ａに対し
てφ２ A、照射燃料Ｂに対してφ２ B）を計測する
第２計測装置１９の計数開始と停止を制御する。
照射燃料Ａ，Ｂに対して第１および第２計測装置
１８，１９で得られる中性子束φ１ A，φ１ B；φ
２ A，φ２ Bに比例する計数値は記憶装置２０に一
旦送られ記憶される。記憶された計数値は適当な
時間経過後演算装置２１に送られ(1)式により処理
され反応度ρBが算出される。
４図と第５図を用いて記述する。まず、第４図に
おいて、照射燃料は駆動装置１６によつて断続的
に駆動され、１回あたりの駆動長さは、第５図に
示すように、第１と第２の中性子検出装置間の距
離ｌに等しくするのが好都合である。制御装置１
７は駆動装置１６の作動、第１中性子検出装置２
ａ，２ｂで得られる中性子束（照射燃料Ａに対し
てφ１ A、照射燃料Ｂに対してφ１ B）を計測する
第１計測装置１８、および第２中性子検出装置３
ａ，３ｂで得られる中性子束（照射燃料Ａに対し
てφ２ A、照射燃料Ｂに対してφ２ B）を計測する
第２計測装置１９の計数開始と停止を制御する。
照射燃料Ａ，Ｂに対して第１および第２計測装置
１８，１９で得られる中性子束φ１ A，φ１ B；φ
２ A，φ２ Bに比例する計数値は記憶装置２０に一
旦送られ記憶される。記憶された計数値は適当な
時間経過後演算装置２１に送られ(1)式により処理
され反応度ρBが算出される。
次に第５図により中性子束測定手順の一例につ
いて説明する。いま照射燃料Ｂについて第５ａ図
に示す間隔ｌの距離にある，，の位置の反
応度ρB（），ρB（），ρB（）を測定する
場合について考える。第１および第２中性子検出
装置２ａ，２ｂおよび３ａ，３ｂを固定して第５
ｂ図のように照射燃料Ｂを長さｌだけ移動すると
第１中性子検出装置２ａと２ｂとで中性子束φ１
B（）が測定される。第２中性子検出装置３ａ
と３ｂとで測定される中性子束は使用しない。第
５ｃ図では第１中性子検出装置２ａと２ｂとでφ
１ B（）が、第２中性子検出装置３ａと３ｂと
で中性子束φ２ B（）が測定される。同様に第
５ｄ図では第１中性子検出装置２ａと２ｂとで中
性子束φ１ B（）が第２中性子検出装置３ａと
３ｂとで中性子束φ２ B（）が測定される。第
５ｄ図では第２中性子検出装置３ａと３ｂとで中
性子束φ１ B（）が測定される。第１中性子検
出装置２ａと２ｂで測定される中性子束は使用し
ない。このように第５ｂ〜第５ｅ図によつて中性
子束φ１ B（），φ１ B（），φ１ B（）およ
びφ２ B（），φ２ B（），φ２ B（）が測定
される。また第５ａ図のの位置に相当する照射
燃料Ａの反応度ρA（）が既知であるとする
と、照射燃料Ｂの第５ｂ，５ｃ図に相当する位置
の中性子束を測定して、φ１ A（），φ２ A
（）を得ることができる。以上各中性子束を用
いれば(1)式を用いて照射燃料Ｂの位置，，
の反応度が求められる。
いて説明する。いま照射燃料Ｂについて第５ａ図
に示す間隔ｌの距離にある，，の位置の反
応度ρB（），ρB（），ρB（）を測定する
場合について考える。第１および第２中性子検出
装置２ａ，２ｂおよび３ａ，３ｂを固定して第５
ｂ図のように照射燃料Ｂを長さｌだけ移動すると
第１中性子検出装置２ａと２ｂとで中性子束φ１
B（）が測定される。第２中性子検出装置３ａ
と３ｂとで測定される中性子束は使用しない。第
５ｃ図では第１中性子検出装置２ａと２ｂとでφ
１ B（）が、第２中性子検出装置３ａと３ｂと
で中性子束φ２ B（）が測定される。同様に第
５ｄ図では第１中性子検出装置２ａと２ｂとで中
性子束φ１ B（）が第２中性子検出装置３ａと
３ｂとで中性子束φ２ B（）が測定される。第
５ｄ図では第２中性子検出装置３ａと３ｂとで中
性子束φ１ B（）が測定される。第１中性子検
出装置２ａと２ｂで測定される中性子束は使用し
ない。このように第５ｂ〜第５ｅ図によつて中性
子束φ１ B（），φ１ B（），φ１ B（）およ
びφ２ B（），φ２ B（），φ２ B（）が測定
される。また第５ａ図のの位置に相当する照射
燃料Ａの反応度ρA（）が既知であるとする
と、照射燃料Ｂの第５ｂ，５ｃ図に相当する位置
の中性子束を測定して、φ１ A（），φ２ A
（）を得ることができる。以上各中性子束を用
いれば(1)式を用いて照射燃料Ｂの位置，，
の反応度が求められる。
第１、第２の中性子検出装置はそれぞれ２台ず
つある場合について説明したが１台ずつしかない
場合でも、また多数台ずつあつても上記測定手順
に変りはない。第４図と第５図では照射燃料を動
かす場合について説明したが、照射燃料は動かさ
ないで本発明になる装置を動かしてもよいのはも
ちろんである。
つある場合について説明したが１台ずつしかない
場合でも、また多数台ずつあつても上記測定手順
に変りはない。第４図と第５図では照射燃料を動
かす場合について説明したが、照射燃料は動かさ
ないで本発明になる装置を動かしてもよいのはも
ちろんである。
以上説明したように本発明装置によれば、照射
燃料の外周を形成しているチヤンネルボツクスを
取外し、照射燃料内部に反応度測定装置を挿入す
るなど複雑な作業を必要とせず、かつ同型の中性
子検出装置を挿入燃料の周辺に設けるため迅速な
測定ができる。得られた測定データは燃料貯蔵ラ
ツクや使用済燃料輸送容器の改良設計の基礎デー
タとしてまた燃料交換計画の実験的確認データと
して役立てることができる。さらにまた原子炉燃
料の燃料度測定や超ウラン元素の非破壊分析など
にも応用することができる。
燃料の外周を形成しているチヤンネルボツクスを
取外し、照射燃料内部に反応度測定装置を挿入す
るなど複雑な作業を必要とせず、かつ同型の中性
子検出装置を挿入燃料の周辺に設けるため迅速な
測定ができる。得られた測定データは燃料貯蔵ラ
ツクや使用済燃料輸送容器の改良設計の基礎デー
タとしてまた燃料交換計画の実験的確認データと
して役立てることができる。さらにまた原子炉燃
料の燃料度測定や超ウラン元素の非破壊分析など
にも応用することができる。
第１図は本発明の照射燃料の反応度測定装置の
斜視図、第２図は第１図の第１中性子検出装置の
横断面図、第３図は第１図の第２中性子検出装置
の横断面図、第４図は本発明装置の使用法を説明
する系統図、第５図は照射燃料の駆動と中性子束
測定手順の説明図である。 １……取付箱、２ａ，２ｂ……第１中性子検出
装置、３ａ，３ｂ……第２中性子検出装置、４
ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ……信号ケーブル、６ａ，
６ｂ……取付部、７……位置決め具、８……空
隙、９……ガンマ線遮蔽兼熱中性子誘導領域、１
０ａ，１０ｂ……第１中性子検出器、１１……中
性子吸収体、１２……空隙、１３ａ，１３ｂ……
第２中性子検出器、１４……減速領域、１５……
ガンマ線遮蔽兼熱中性子誘導領域、１６……駆動
装置、１７……制御装置、１８，１９……第１、
第２計測装置、２０……記憶装置、２１……演算
装置。
斜視図、第２図は第１図の第１中性子検出装置の
横断面図、第３図は第１図の第２中性子検出装置
の横断面図、第４図は本発明装置の使用法を説明
する系統図、第５図は照射燃料の駆動と中性子束
測定手順の説明図である。 １……取付箱、２ａ，２ｂ……第１中性子検出
装置、３ａ，３ｂ……第２中性子検出装置、４
ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ……信号ケーブル、６ａ，
６ｂ……取付部、７……位置決め具、８……空
隙、９……ガンマ線遮蔽兼熱中性子誘導領域、１
０ａ，１０ｂ……第１中性子検出器、１１……中
性子吸収体、１２……空隙、１３ａ，１３ｂ……
第２中性子検出器、１４……減速領域、１５……
ガンマ線遮蔽兼熱中性子誘導領域、１６……駆動
装置、１７……制御装置、１８，１９……第１、
第２計測装置、２０……記憶装置、２１……演算
装置。
Claims (1)
- １ 水中に置かれた照射燃料集合体の反応度測定
装置において、前記照射燃料集合体の周囲に取付
箱を配置し、前記照射燃料集合体の長さ方向で取
付箱の一部に第１の中性子検出装置を取付け、ま
た前記照射燃料集合体の長さ方向で取付箱の一部
に前記照射燃料集合体を取囲む向きに中性子吸収
体を前記照射燃料集合体表面から約２cm以内に取
付け、前記中性子吸収体の外側に中性子減速領域
を有する第２の中性子検出装置を取付け、測定す
べき照射燃料集合体の所望の位置と、反応度既知
の照射燃料集合体の所定の位置に対して、それぞ
れ第１の中性子検出装置と第２の中性子検出装置
を用いて中性子計数率の比を求め、この比を相互
に比較することによつて測定すべき照射燃料集合
体の所望の位置の反応度を求めることを特徴とす
る照射燃料集合体の反応度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6383178A JPS54155393A (en) | 1978-05-30 | 1978-05-30 | Device for measuring reactivity of irradiation fuel assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6383178A JPS54155393A (en) | 1978-05-30 | 1978-05-30 | Device for measuring reactivity of irradiation fuel assembly |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54155393A JPS54155393A (en) | 1979-12-07 |
| JPS6138433B2 true JPS6138433B2 (ja) | 1986-08-29 |
Family
ID=13240682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6383178A Granted JPS54155393A (en) | 1978-05-30 | 1978-05-30 | Device for measuring reactivity of irradiation fuel assembly |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54155393A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0837343A1 (en) * | 1996-10-15 | 1998-04-22 | European Atomic Energy Community (Euratom) | A monitor for measuring both the gamma spectrum and neutrons emitted by spent nuclear fuel |
| JP4719065B2 (ja) * | 2006-04-20 | 2011-07-06 | 株式会社東芝 | 未臨界度測定体系の位置決め方法及び中性子検出装置 |
-
1978
- 1978-05-30 JP JP6383178A patent/JPS54155393A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54155393A (en) | 1979-12-07 |
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