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技術 使用済み燃料の未臨界度測定方法および装置ならびに使用済み燃料の健全性評価方法および装置

出願人 株式会社東芝
発明者 吉岡研一三橋偉司竹下哲郎
出願日 2006年9月6日 (13年8ヶ月経過) 出願番号 2006-241717
公開日 2008年3月21日 (12年1ヶ月経過) 公開番号 2008-064559
状態 特許登録済
技術分野 原子炉の監視、試験 燃料及び物質の取扱い並びに実験設備
主要キーワード 構造材中 貯蔵容器外 時間減衰 容器材 側面外側 中性子線量 軸方向駆動装置 パルス中性子
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図面 (8)

課題

使用済み原子燃料輸送時に、貯蔵容器内中性子源中性子検出器を配置することなく、未臨界度を測定する。

解決手段

使用済み燃料7を貯蔵する貯蔵容器4内に光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲット1を配置し、貯蔵容器4外にX線発生装置2および少なくとも1つの中性子検出器3a、3bを配置する。X線発生装置2により発せられたX線がターゲット1と衝突する際に発生する中性子を中性子検出器3a、3bで計数することにより未臨界度を推定する。また、貯蔵容器4内のFPガスたまり空間11内にターゲット1を配置し、中性子検出器3a、3bによる計数値に基づいて使用済み燃料7の異常を検知することもできる。

概要

背景

原子炉内で使用され燃焼された使用済み燃料は、一時的に燃料貯蔵プール保管され、また使用済み燃料貯蔵容器(以下、単に「貯蔵容器」ともいう)に収納され再処理施設などに輸送される。

一方、使用済み燃料の未臨界度測定方法として、最も容易なものに中性子増倍法がある。これは、強度が既知中性子源から発生した中性子を使用済み燃料に入射させ、使用済み燃料から発生する中性子を測定するものである。しかし、この手法を、中性子を外部に漏洩させないように構成した使用済み燃料貯蔵装置に用いることは、一般的には難しい。

例えば、使用済み燃料貯蔵容器内に収納された使用済み燃料の未臨界度測定システムとして、特許文献1に示すように使用済み燃料の輸送容器(貯蔵容器)等に予め中性子検出器を設置しておく未臨界度測定システムが知られている。
特開平11−118981号公報
共立出版実験物理学講座29伏見康治編集原子炉」第8章

概要

使用済み原子燃料の輸送時に、貯蔵容器内に中性子源や中性子検出器を配置することなく、未臨界度を測定する。使用済み燃料7を貯蔵する貯蔵容器4内に光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲット1を配置し、貯蔵容器4外にX線発生装置2および少なくとも1つの中性子検出器3a、3bを配置する。X線発生装置2により発せられたX線がターゲット1と衝突する際に発生する中性子を中性子検出器3a、3bで計数することにより未臨界度を推定する。また、貯蔵容器4内のFPガスたまり空間11内にターゲット1を配置し、中性子検出器3a、3bによる計数値に基づいて使用済み燃料7の異常を検知することもできる。

目的

そこで本発明は、貯蔵中または輸送中の使用済み燃料の未臨界度を安価で安全に測定する方法および装置、ならびに貯蔵中または輸送中の使用済み燃料の健全性を評価する方法および装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

使用済み燃料貯蔵する貯蔵容器内光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットを配置し、前記貯蔵容器外X線発生装置および少なくとも1つの中性子検出器を配置し、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を前記中性子検出器で計数し、前記中性子検出器の係数値に基づいて未臨界度推定すること、を特徴とする使用済み燃料の未臨界度測定方法

請求項2

前記ターゲットの軸方向長さを、少なくとも使用済み燃料の燃料有効部と同じ長さとし、前記X線発生装置を前記ターゲットに沿って軸方向に移動させることを特徴とする請求項1に記載の使用済み燃料の未臨界度測定方法。

請求項3

使用済み燃料を貯蔵した貯蔵プール内に光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットを配置し、前記貯蔵プール内であって使用済み燃料の側面に少なくとも1つの中性子検出器を配置し、前記貯蔵プール外にX線発生装置を配置し、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を前記中性子検出器で計数し、前記中性子検出器による計数値に基づいて未臨界度を推定すること、を特徴とする使用済み燃料の未臨界度測定方法。

請求項4

光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットを貯蔵プール内の任意の位置に移動させることを特徴とする請求項3に記載の使用済み燃料の未臨界度測定方法。

請求項5

前記X線発生装置からのX線をパルス状に発生させることにより、ターゲットからパルス状に中性子を発生させ、中性子検出器に現れる時間応答から中性子数時間減衰定数を評価し、時間減衰定数から未臨界度を算出することを特徴とする請求項1ないし請求項4に記載の使用済み燃料の未臨界度測定方法。

請求項6

光核反応により中性子を発生する物質にベリリウムまたは重水の少なくとも一方を含有する物質を使用することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の使用済み燃料の未臨界度測定方法。

請求項7

使用済み燃料を貯蔵する貯蔵容器内部に設けた光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットと、前記貯蔵容器外に設けたX線発生装置と、前記貯蔵容器外に設けた少なくとも1つの中性子検出器と、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を前記中性子検出器で計数することにより未臨界度を推定する未臨界度測定手段と、を備えたことを特徴とする使用済み燃料の未臨界度測定装置

請求項8

使用済み燃料を貯蔵した貯蔵プール内に設けた光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットと、前記貯蔵プール内の使用済み燃料側面に設けた少なくとも1つの中性子検出器と、前記貯蔵プール外に設けたX線発生装置と、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を計数する中性子検出器と、前記中性子検出器の係数値に基づいて未臨界度を推定する手段と、を備えたことを特徴とする使用済み燃料の未臨界度測定装置。

請求項9

使用済み燃料を貯蔵した貯蔵容器内の使用済み燃料より上部にガスたまり空間を設け、前記ガスたまり空間内部に光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットを配置し、前記貯蔵容器外にX線発生装置および少なくとも1つの中性子検出器を配置し、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を前記中性子検出器で計数し、前記中性子検出器による計数値に基づいて使用済み燃料の異常を検知すること、を特徴とする使用済み燃料の健全性評価方法

請求項10

使用済み燃料を貯蔵した貯蔵容器内の使用済み燃料より上部にガンマ線遮蔽を施したガス捕集容器を設け、使用済み燃料の高さ以下の高さに光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットを配置し、前記貯蔵容器外にX線発生装置および少なくとも1つのガンマ線検出器を配置し、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を使用済み燃料に照射することにより、使用済み燃料に核分裂を起こさせ、核分裂により発生する核分裂生成物を前記ガス捕集容器に捕集し、前記核分裂生成物から発生するガンマ線を前記ガンマ線検出器で計数し、前記計数されたガンマ線に基づいて使用済み燃料の異常を検知すること、を特徴とする使用済み燃料の健全性評価方法。

請求項11

光核反応により中性子を発生する物質にベリリウムまたは重水の少なくとも一方を含有する物質を使用することを特徴とする請求項9または10に記載の使用済み燃料の健全性評価方法。

請求項12

使用済み燃料を貯蔵した貯蔵容器内の使用済み燃料より上部に設けたガスたまり空間部と、前記ガスたまり空間内に設けた光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットと、前記貯蔵容器外に設けたX線発生装置と、前記貯蔵容器外に設けた少なくとも1つの中性子検出器と、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を前記中性子検出器で計数することにより使用済み燃料の異常を検知する手段と、を備えることを特徴とする使用済み燃料の健全性評価装置

請求項13

使用済み燃料を貯蔵した貯蔵容器内の燃料集合体より上部に設けられ、核分裂により発生する核分裂生成物を捕集するガンマ線遮蔽を施したガス捕集容器と、使用済み燃料の高さ以下の高さに設けられて光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットと、前記貯蔵容器外に設けられたX線発生装置と、前記貯蔵容器外に設けられた少なくとも1つのガンマ線検出器と、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を使用済み燃料に照射することにより、使用済み燃料に核分裂を起させ、発生するガンマ線を前記ガンマ線検出器で計数する手段と、前記ガンマ線検出器による計数値に基づいて使用済み燃料の異常を検知する手段と、を有することを特徴とする使用済み燃料の健全性評価装置。

請求項14

前記ガス捕集容器は前記使用済み燃料に対向する開口部を有し、かつ、前記ガス捕集容器のガンマ線遮蔽の前記ガンマ線検出器に対向する部分が薄肉に構成されていることを特徴とする請求項13に記載の使用済み燃料の健全性評価装置。

技術分野

0001

この発明は、使用済み原子燃料未臨界度を測定する未臨界度測定方法および装置、そして使用済み原子燃料の健全性を評価する健全性評価方法および装置に関する。

背景技術

0002

原子炉内で使用され燃焼された使用済み燃料は、一時的に燃料貯蔵プール保管され、また使用済み燃料貯蔵容器(以下、単に「貯蔵容器」ともいう)に収納され再処理施設などに輸送される。

0003

一方、使用済み燃料の未臨界度測定方法として、最も容易なものに中性子増倍法がある。これは、強度が既知中性子源から発生した中性子を使用済み燃料に入射させ、使用済み燃料から発生する中性子を測定するものである。しかし、この手法を、中性子を外部に漏洩させないように構成した使用済み燃料貯蔵装置に用いることは、一般的には難しい。

0004

例えば、使用済み燃料貯蔵容器内に収納された使用済み燃料の未臨界度測定システムとして、特許文献1に示すように使用済み燃料の輸送容器(貯蔵容器)等に予め中性子検出器を設置しておく未臨界度測定システムが知られている。
特開平11−118981号公報
共立出版実験物理学講座29伏見康治編集原子炉」第8章

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1に示すようなシステムの場合、貯蔵容器が長期間密封されることになり、貯蔵容器内部に中性子検出器を配置することは現実的ではない。

0006

また、貯蔵容器の外部に中性子検出器を配置して測定することも考えられるが、貯蔵容器は中性子を十分遮蔽するように設計されているため、使用済み燃料自体から発生する中性子を利用することは困難である。さらに中性子を検出するために、予め中性子源を貯蔵容器内に内蔵し、中性子を増倍させ、貯蔵容器外部から中性子を検出できるようにすることも、輸送時の中性子線量を増大させることになるため、採用しにくい。

0007

また、貯蔵容器外部から中性子源を入射させ、同様に貯蔵容器外部に配置した中性子検出器により中性子を測定しようとすると、容器中性子遮蔽を透過できるだけの強力な中性子発生装置が必要となり、非常に高価となるとともに、貯蔵容器が中性子により放射化し、環境線量を上昇させることになる。

0008

そこで本発明は、貯蔵中または輸送中の使用済み燃料の未臨界度を安価で安全に測定する方法および装置、ならびに貯蔵中または輸送中の使用済み燃料の健全性を評価する方法および装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明は、上記目的を達成するものであって、本発明の一つの態様は、使用済み燃料を貯蔵する貯蔵容器内に光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットを配置し、貯蔵容器外にX線発生装置および少なくとも1つの中性子検出器を配置し、X線発生装置により発せられたX線がターゲットと衝突する際に発生する中性子を中性子検出器で計数することにより未臨界度を推定することを特徴とする使用済み燃料の未臨界度測定方法である。

0010

本発明の他の一つの態様は、使用済み燃料を貯蔵した貯蔵プール内に光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットを配置し、前記貯蔵プール内であって使用済み燃料の側面に少なくとも1つの中性子検出器を配置し、前記貯蔵プール外にX線発生装置を配置し、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を前記中性子検出器で計数し、前記中性子検出器による計数値に基づいて未臨界度を推定すること、を特徴とする使用済み燃料の未臨界度測定方法である。

0011

本発明のさらに他の一つの態様は、使用済み燃料を貯蔵する貯蔵容器内部に設けた光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットと、前記貯蔵容器外に設けたX線発生装置と、前記貯蔵容器外に設けた少なくとも1つの中性子検出器と、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を前記中性子検出器で計数することにより未臨界度を推定する未臨界度測定手段と、を備えたことを特徴とする使用済み燃料の未臨界度測定装置である。

0012

本発明のさらに他の一つの態様は、使用済み燃料を貯蔵した貯蔵プール内に設けた光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットと、前記貯蔵プール内の使用済み燃料側面に設けた少なくとも1つの中性子検出器と、前記貯蔵プール外に設けたX線発生装置と、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を計数する中性子検出器と、前記中性子検出器の係数値に基づいて未臨界度を推定する手段と、を備えたことを特徴とする使用済み燃料の未臨界度測定装置である。

0013

本発明のさらに他の一つの態様は、使用済み燃料を貯蔵した貯蔵容器内の使用済み燃料より上部にガスたまり空間を設け、前記ガスたまり空間内部に光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットを配置し、前記貯蔵容器外にX線発生装置および少なくとも1つの中性子検出器を配置し、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を前記中性子検出器で計数し、前記中性子検出器による計数値に基づいて使用済み燃料の異常を検知すること、を特徴とする使用済み燃料の健全性評価方法である。

0014

本発明のさらに他の一つの態様は、使用済み燃料を貯蔵した貯蔵容器内の使用済み燃料より上部にガンマ線遮蔽を施したガス捕集容器を設け、使用済み燃料の高さ以下の高さに光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットを配置し、前記貯蔵容器外にX線発生装置および少なくとも1つのガンマ線検出器を配置し、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を使用済み燃料に照射することにより、使用済み燃料に核分裂を起こさせ、核分裂により発生する核分裂生成物を前記ガス捕集容器に捕集し、前記核分裂生成物から発生するガンマ線を前記ガンマ線検出器で計数し、前記計数されたガンマ線に基づいて使用済み燃料の異常を検知すること、を特徴とする使用済み燃料の健全性評価方法である。

0015

本発明のさらに他の一つの態様は、使用済み燃料を貯蔵した貯蔵容器内の使用済み燃料より上部に設けたガスたまり空間部と、前記ガスたまり空間内に設けた光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットと、前記貯蔵容器外に設けたX線発生装置と、前記貯蔵容器外に設けた少なくとも1つの中性子検出器と、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を前記中性子検出器で計数することにより使用済み燃料の異常を検知する手段と、を備えることを特徴とする使用済み燃料の健全性評価装置である。

0016

本発明のさらに他の一つの態様は、使用済み燃料を貯蔵した貯蔵容器内の燃料集合体より上部に設けられ、核分裂により発生する核分裂生成物を捕集するガンマ線遮蔽を施したガス捕集容器と、使用済み燃料の高さ以下の高さに設けられて光核反応により中性子を発生する物質からなるターゲットと、前記貯蔵容器外に設けられたX線発生装置と、前記貯蔵容器外に設けられた少なくとも1つのガンマ線検出器と、前記X線発生装置により発せられたX線が前記ターゲットと衝突する際に発生する中性子を使用済み燃料に照射することにより、使用済み燃料に核分裂を起させ、発生するガンマ線を前記ガンマ線検出器で計数する手段と、前記ガンマ線検出器による計数値に基づいて使用済み燃料の異常を検知する手段と、を有することを特徴とする使用済み燃料の健全性評価装置である。

発明の効果

0017

本発明によれば、貯蔵容器等内に中性子源を配置しなくても、貯蔵中または輸送中の使用済み燃料の未臨界度を測定することができる。また、使用済み燃料の健全性を評価することができる。

発明を実施するための最良の形態

0018

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。

0019

[第1の実施形態]
図1は本発明に係る使用済み燃料の未臨界度測定装置の第1の実施形態の基本的構成を示した概略図である。

0020

図1において、中性子遮蔽体6とγ線遮蔽体5により遮蔽された貯蔵容器4に使用済み燃料7が内蔵されている。この使用済み燃料7は、複数の使用済み燃料集合体からなっており、その中央部に光核反応により中性子を発生する中性子発生物質からなるターゲット1が配置されている。また、貯蔵容器4の外周部に、中性子を検出する中性子検出器3a、3bが配置されている。これらの中性子検出器は1つでも測定は可能であるが、誤信号誤動作を防ぐため、対称位置に2つ配置するのが望ましい。

0021

ここで、上記ターゲット1を構成する中性子発生物質としては、光核反応の閾値が低く、構造材中に含まれないベリリウムや水中にわずかしか存在しない重水が適している。これらのベリリウムや重水素などは、数MeV程度の高エネルギーのX線に反応し、中性子を放出する光核反応を起こすことが知られている。

0022

また、光核反応により中性子発生物質であるターゲット1と衝突させ、中性子を発生させるX線を発するX線発生装置2を貯蔵容器4の外部に配置する。このX線発生装置2のような、高エネルギーのX線を発生する装置は、最近、医療分野等で開発が進められており、10MeV程度のX線発生装置も容易に製造可能で、コストも低減されている。

0023

ここで、光核反応によりターゲット1から中性子を発生させるためには、X線のエネルギーは2MeV程度が必要である。γ線遮蔽体を効率よく通過するためにはなるべく高い方が望ましいが、5〜6MeVを超えるとウランが光核反応により中性子を発生する確率が高くなり、10MeV近くになると構造材の鉄も中性子を発生する確率が高くなる。したがって、X線エネルギー強度は貯蔵容器4の外部に設置された中性子検出器3a、3bの検出レベルを超える程度であれば十分で、2〜5MeV程度が適当であり、このような条件の下では、貯蔵容器4の放射化も問題ない。また、X線発生強度を調節することにより検出できる中性子強度も調整可能である。

0024

なお、使用済み燃料7からもγ線が発生するが、そのエネルギーは高々1MeV程度であり、光核反応は、2MeV程度以上のγ線またはX線を必要とするため、使用済み燃料7からのγ線でターゲット1が中性子を発生する確率は非常に小さい。

0025

また、貯蔵容器4の中性子遮蔽はX線に対する効果は小さく、γ線遮蔽は使用済み燃料7から発生する高々1MeV程度のγ線を想定しているため、高エネルギーのX線であれば、貯蔵容器4内部には十分到達できる。また、X線を貯蔵容器4に照射しても中性子のように材質が放射化することはなく、環境線量を上昇させることもない。

0026

以上のような構成の使用済み燃料の未臨界度測定装置において、未臨界度を測定するためには、貯蔵容器4の外部に配置したX線発生装置2から、中性子発生物質であるターゲット1に2〜5MeV程度のX線を入射させる。ターゲット1では光核反応により中性子が発生し、発生した中性子は使用済み燃料7内で増倍し、中性子検出器3a、3bに到達し、検出される。中性子検出器3a、3bにより検出された計数率に基づいて、未臨界度測定手段20により、予め計算により求めておいた相関を用いて、未臨界度を算出することができる。

0027

また、装置は複雑になるが、X線発生装置2からパルス上にX線を発生させれば、パルス中性子法(非特許文献1など参照)を用いて未臨界度を推定することも可能である。すなわち、X線をパルス状に発生させることにより、ターゲットからパルス状に中性子を発生させ、中性子検出器に現れる時間応答から、中性子数時間減衰定数を評価し、時間減衰定数から未臨界度を算出することができる。

0028

以上により、光核反応を起こす物質を予め貯蔵容器に内蔵しておくことで、輸送時に中性子源を存在させることなく、未臨界度を評価することができる。すなわち、貯蔵時等において定期的に未臨界度を測定する場合にのみ、X線を発生させ、ターゲットに衝突させることで、中性子を使用済み燃料に照射し増倍させ、貯蔵容器外に設置された中性子検出器により、貯蔵容器を放射化させることなく、未臨界度を評価することができる。

0029

[第2の実施形態]
本発明に係る使用済み燃料の未臨界度測定装置およびその測定方法の第2の実施形態を、図1および図2により説明する。図1は第1の実施形態と共通である。図2は、第2の実施形態の使用済み燃料の未臨界度測定装置の縦方向概略構成を示すものである。

0030

図2において、使用済み燃料7内に配置されるターゲット1の軸方向長さは、少なくとも使用済み燃料の燃料有効部と同じ長さ以上としている。また、X線発生装置2はX線発生装置軸方向駆動装置8により、軸方向位置を変化させることができる構成となっている。

0031

この構成により、X線とターゲット1の衝突位置を変化させ、中性子発生位置を軸方向の任意の位置に移動することができる。これにより、軸方向に長い使用済み燃料の未臨界度を複数の高さで測定することができ、未臨界測定の信頼性を高めることができる。

0032

[第3の実施形態]
図3は本発明に係る使用済み燃料の未臨界度測定装置の第3の実施形態の構成を示した概略図である。

0033

図3において、使用済み燃料貯蔵プール9に保管された使用済み燃料7の中央部に光核反応により中性子を発生する中性子発生物質からなるターゲット1を配置し、使用済み燃料7の側面外側に中性子を検出する中性子検出器3a、3bを配置する。また、使用済み燃料貯蔵プール9の外側にX線発生装置2を配置する。

0034

この第3の実施形態は、第1の実施形態における使用済み燃料の貯蔵容器4を貯蔵プールに置き換えたものであり、それ以外の基本的な構成およびそれぞれの構成要素は、第1の実施形態と同様である。

0035

したがって、本実施の形態の使用済み燃料貯蔵プールにおいても、第1の実施形態と同様に使用済み燃料の未臨界度を測定することができるという作用効果を奏するものである。

0036

[第4の実施形態]
本発明に係る使用済み燃料の未臨界度測定装置およびその方法の第4の実施形態を、図3および図4により説明する。図3は第3の実施形態と共通である。図4において、使用済み燃料貯蔵プール9の上部に、使用済み燃料貯蔵プール9内でターゲット1を移動する駆動装置10が設けられている。

0037

この構成によれば、駆動装置10によりターゲット1を移動させることにより、使用済み燃料貯蔵プール9内の任意の位置に中性子発生源を移動させることができ、より詳細な未臨界度の測定が可能となるという効果を奏する。

0038

[第5の実施形態]
図5は本発明に係る使用済み燃料の健全性評価装置の第5の実施形態としての基本的構成例を示した概略図である。

0039

図5において、貯蔵容器4内の使用済み燃料7の上方にFPガスたまり空間11が設けられ、このFPガスたまり空間11に中性子発生物質であるターゲット1が配置されている。また、貯蔵容器4の外部には、X線発生装置2およびFP漏洩検出中性子検出装置12が配置されている。

0040

このような構成において、使用済み燃料7が破損した場合、核分裂性物質(以下、FPという)であるXeが漏洩し、貯蔵容器4の上部に設けたFPガスたまり空間11内にFPガスであるXeが滞留する。Xeは中性子吸収断面が大きいため、X線発生装置2からのX線照射による光核反応で発生した中性子はXeに吸収され、FP漏洩検出用中性子検出器12の指示値が下がる。この指示値をモニタすることにより、燃料破損の有無を判定できる。使用済み燃料7の破損の有無を判定することにより、使用済み燃料の健全性を評価できる。

0041

なお、ここで用いられるX線発生装置は容器材非破壊検査にも使用できる。また、内部からの中性子を検出することにより、未臨界度を判定できるだけでなく、中性子吸収物質である中性子遮蔽材の健全性や燃料破損時に漏洩する核分裂生成物(FP)ガスであり中性子吸収断面積の大きなXe、特にXe−131を検知することにより燃料健全性の評価にも有効である。

0042

[第6の実施形態]
図6は、本発明の使用済み燃料の健全性評価装置の第6の実施形態としての基本的構成例を示した概略図である。中性子発生物質であるターゲット1を使用済み燃料7内に配置し、使用済み燃料7の上方にFPガスをためる遮蔽容器付FPガス捕集部13を設けている。このFPガス捕集部13とほぼ同じ高さの貯蔵容器4外部の位置にFP漏洩検出用γ線検出器14を設けている。また、貯蔵容器4外部には、縦方向に駆動可能になるようにX線発生装置2と駆動機構8を設けている。

0043

ガス捕集部13は、図7に示すように、γ線を遮蔽する遮蔽材13aで覆い、使用済み燃料7側にFPガスを捕集する開口部13cが設けられている。また、検出器に向く側13bのみを遮蔽を薄くすることにより、燃料からの強いγ線を遮蔽し、バックグランドγ線を除去できる構成となっている。

0044

このような構成によれば、X線発生装置2によりX線を中性子発生物質からなるターゲット1と衝突させると中性子が発生し、この中性子が使用済み燃料7に短期低出力照射させることになる。この照射は、原子炉内に比べはるかに低い量であるため、熱発生長半減期核種による恒常的な線量増加は伴わないが、使用済み燃料7は低レベルの核分裂を起こし、短半減期のFPを発生させることができる。

0045

このとき使用済み燃料7が破損していれば、短半減期のFPでガス状のもの、例えば、Xe−135(半減期9.1h)に代表される希ガスが、使用済み燃料7から漏れ出し、強いγ線源となる。このように短半減期の放射性物質は量が少なくても強い放射能を持つため、これらから発生するγ線を計数することにより、燃料破損の有無を判定できる。

0046

以上の構成により、使用済み燃料の破損の有無を判定でき、健全性を評価できるという効果を奏するものである。

図面の簡単な説明

0047

本発明による燃料貯蔵容器の未臨界度測定装置に係る第1または第2の実施形態の構成を示す模式的平断面図。
本発明による燃料貯蔵容器の未臨界度測定装置に係る第2の実施形態の構成を示す図であって、図1のII−II線矢視模式的立断面図
本発明による使用済み燃料貯蔵プールの未臨界度測定装置に係る第3または第4の実施形態の構成を示す模式的平断面図。
本発明による使用済み燃料貯蔵プールの未臨界度測定装置に係る第4の実施形態の構成を示す図であって、図3のIV−IV矢視模式的立断面図。
本発明による使用済み燃料の健全性評価装置に係る第5の実施形態の構成を示す模式的立断面図。
本発明による使用済み燃料の健全性評価装置に係る第6の実施形態の構成を示す模式的立断面図。
図6のFPガス捕集容器拡大立断面図。

符号の説明

0048

1:ターゲット
2:X線発生装置
3a,3b:中性子検出器
4:貯蔵容器
5:γ線遮蔽体
6:中性子遮蔽体
7:使用済み燃料
8:X線発生装置軸方向駆動装置
9:使用済み燃料貯蔵プール
10:駆動装置
11:FPガスたまり空間
12:FP漏洩検出用中性子検出器
13:FPガス捕集部
14:FP漏洩検出用γ線検出器
20:未臨界度測定手段

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