(57)【要約】【課題】  燃料集合体装荷体数が少なくて中性子増倍率が小さい場合の増倍率評価誤差を抑制した中性子検出器感度校正方法を提供する。【解決手段】  水中に１体の照射燃料集合体を配置し、その近傍に中性子増倍率に影響を与えない微小な第１の中性子検出器を配置したＡ体系と、Ａ体系の第１の中性子検出器に代えて中性子増倍率に影響を与える可能性がある第２の中性子検出器を配置したＢ体系と、水中に設定された燃料集合体収納体系に１体の燃料集合体を配置し、燃料集合体から放出される中性子を計測する第２の中性子検出器を配置したＣ体系と、を含む。Ａ体系で無限増倍率ｋ∞を求め、これを利用してＢ体系での中性子検出器感度を意味する比例係数ｄＢを求め、これらを利用してＣ体系での中性子検出器感度を意味する比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なう。【選択図】  図１
2006138795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に１体の照射燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子によって形成される熱中性子束分布のピーク近傍に、中性子増倍率に影響を与えない微小な第１の中性子検出器を配置したＡ体系と、
水中に１体の前記照射燃料集合体と同一の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子によって形成される熱中性子束分布のピーク近傍ないしピークのやや外側に、中性子増倍率に影響を与える可能性がある第２の中性子検出器を配置したＢ体系と、
水中に設定された燃料集合体収納体系に１体の前記照射燃料集合体と同一の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する前記第２の中性子検出器と同一の第２の中性子検出器を配置したＣ体系と、
を含む中性子検出器感度校正方法であって、
前記Ａ体系で、前記燃料集合体の常温の炉心格子に対する無限増倍率をｋ∞とし、Ａ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＡとし、ＲＡ＝ｋＡ／ｋ∞とし、該燃料集合体の中性子放出率をＳとし、Ａ体系の測定点で観測される中性子束測定値をφＡとし、Ｓ／（１−ｋＡ）からφＡを求めるための比例係数をｆＡとするとき、
計算で求められたｆＡ、ＲＡ、計算で求められたＳとｋ∞との間の相関式、および測定で求められたφＡを用いて中性子放出率法により、
φＡ＝ｆＡ・Ｓ／（１−ｋＡ）      （１）
を用いて無限増倍率ｋ∞を求め、
Ｂ体系で、Ｂ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＢとし、該燃料集合体の無限増倍率をｋ∞とし、ＲＢ＝ｋＢ／ｋ∞とし、Ｂ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＢとし、Ｂ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数ｄＢとし、ＲＡ＝ｋＡ／ｋ∞，ＲＢ＝ｋＢ／ｋ∞とするとき、
計算値ｋＢからＡ体系で求められたｋ∞を介してＲＢを求めると共に、測定値ｎＢから、
ｎＢ＝ｄＢ・Ｓ／（１−ｋＢ）      （２）
の相関関係を利用し、
ｄＢ＝ｆＡ・（ｎＢ／φＡ）・（１−ＲＢ・ｋ∞）／（１−ＲＡ・ｋ∞）      （３）
を用いてｄＢを求め、
前記Ｃ体系で、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、
ｎＣ＝ｄＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （４）
の相関関係を利用し、
Ｃ体系の組成および幾何学的条件を入力して求められた計算値ｋＣからＡ体系で求められたｋ∞を介してＲＣを求めると共に、測定値ｎＣとＡおよびＢ体系で求められたＲＢおよびｄＢを用い、
さらに、ＲＣ＝ｋＣ／ｋ∞とするとき、
ｄＣ＝（ｎＣ／ｎＢ）・｛（１−ＲＣ・ｋ∞）／（１−ＲＢ・ｋ∞）｝・ｄＢ      （５）
を介して比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、
を特徴とする中性子検出器感度校正方法。
【請求項２】
水中に１体の照射燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子によって形成される熱中性子束分布のピーク近傍に、中性子増倍率に影響を与えない微小な第１の中性子検出器を配置したＡ体系と、
水中に設定された燃料集合体収納体系に１体の前記照射燃料集合体と同一の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する前記第２の中性子検出器と同一の第２の中性子検出器を配置したＣ体系と、
を含む中性子検出器感度校正方法であって、
前記Ａ体系で、前記燃料集合体の常温の炉心格子に対する無限増倍率をｋ∞とし、Ａ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＡとし、ＲＡ＝ｋＡ／ｋ∞とし、該燃料集合体の中性子放出率をＳとし、Ａ体系の測定点で観測される中性子束測定値をφＡとし、Ｓ／（１−ｋＡ）からφＡを求めるための比例係数をｆＡとするとき、
計算で求められたｆＡ、ＲＡ、計算で求められたＳとｋ∞との間の相関式、および測定で求められたφＡを用いて中性子放出率法により、
φＡ＝ｆＡ・Ｓ／（１−ｋＡ）      （１）
を用いて無限増倍率ｋ∞を求め、
前記Ｃ体系で、Ｃ体系の測定点で観測される中性子束をφＣとし、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｓ／（１−ｋＣ）からφＣを求めるための比例係数をｆＣとするとき、前記燃料組成とＣ体系の組成および幾何学的条件を入力して中性子スペクトル計算を行なって中性子輸送計算を行なうに必要な群定数を求めると共に、該群定数、前記Ｃ体系の組成および幾何学的条件、および前記中性子放出率Ｓを用いて中性子輸送計算により、通常に核分裂して中性子を放出する増倍有りの計算により中性子束φＣを求め、核分裂しても中性子を放出しない増倍無しという仮想的な場合に対して中性子束φＣ0を求め、
φＣ＝ｆＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （６）
を介して中性子束ｆＣを求め、
さらに、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、
ｎＣ＝ｄＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （４）
のｎＣと式（６）で得られたφＣとの比の式にｎＣの測定値を代入することによって、
ｄＣ＝ｆＣ・（ｎＣ／φＣ）      （７）
から比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、を特徴とする中性子検出器感度校正方法。
【請求項３】
水中に１体の照射燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子によって形成される熱中性子束分布のピーク近傍に、中性子増倍率に影響を与えない微小な第１の中性子検出器を配置したＡ体系と、
水中に設定された燃料集合体収納体系に１体の前記照射燃料集合体と同一の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する前記第２の中性子検出器と同一の第２の中性子検出器を配置したＣ体系と、
を含む中性子検出器感度校正方法であって、
前記Ａ体系で、前記燃料集合体の常温の炉心格子に対する無限増倍率をｋ∞とし、Ａ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＡとし、ＲＡ＝ｋＡ／ｋ∞とし、該燃料集合体の中性子放出率をＳとし、Ａ体系の測定点で観測される中性子束測定値をφＡとし、Ｓ／（１−ｋＡ）からφＡを求めるための比例係数をｆＡとするとき、
計算で求められたｆＡ、ＲＡ、計算で求められたＳとｋ∞との間の相関式、および測定で求められたφＡを用いて中性子放出率法により、
φＡ＝ｆＡ・Ｓ／（１−ｋＡ）      （１）
を用いて無限増倍率ｋ∞を求め、
前記Ｃ体系で、Ｃ体系の測定点で観測される中性子束をφＣとし、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｓ／（１−ｋＣ）からφＣを求めるための比例係数をｆＣとするとき、前記燃料組成とＣ体系の組成および幾何学的条件を入力して中性子スペクトル計算を行なって中性子輸送計算を行なうに必要な群定数を求めると共に、該群定数、前記Ｃ体系の組成および幾何学的条件、および前記中性子放出率Ｓを用いて中性子輸送計算により、通常に核分裂して中性子を放出する増倍有りの計算により中性子束φＣを求め、核分裂しても中性子を放出しない増倍無しという仮想的な場合に対して中性子束φＣ0を求め、
φＣ＝ｆＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （６）
を介して中性子束ｆＣを求め、
さらに、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、
ｎＣ＝ｄＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （４）
にｎＣの測定値を代入することによって比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、を特徴とする中性子検出器感度校正方法。
【請求項４】
水中に設定された燃料集合体収納体系に燃料組成および中性子放出率Ｓが既知の１体の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する中性子検出器を配置したＣ体系で、
Ｃ体系の測定点で観測される中性子束をφＣとし、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｓ／（１−ｋＣ）からφＣを求めるための比例係数をｆＣとするとき、前記燃料組成とＣ体系の組成および幾何学的条件を入力して中性子スペクトル計算を行なって中性子輸送計算を行なうに必要な群定数を求めると共に、該群定数、前記Ｃ体系の組成および幾何学的条件、および前記中性子放出率Ｓを用いて中性子輸送計算により、通常に核分裂して中性子を放出する増倍有りの計算により中性子束φＣを求め、核分裂しても中性子を放出しない増倍無しという仮想的な場合に対して中性子束φＣ0を求め、
φＣ＝ｆＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （６）
を介して中性子束ｆＣを求め、
さらに、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、
ｎＣ＝ｄＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （４）
のｎＣと前記式（６）で得られたφＣとの比の式にｎＣの測定値を代入することによって、
ｄＣ＝ｆＣ・（ｎＣ／φＣ）      （７）
から比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、を特徴とする中性子検出器感度校正方法。
【請求項５】
水中に設定された燃料集合体収納体系に燃料組成および中性子放出率Ｓが既知の１体の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する中性子検出器を配置したＣ体系で、
Ｃ体系の測定点で観測される中性子束をφＣとし、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｓ／（１−ｋＣ）からφＣを求めるための比例係数をｆＣとするとき、前記燃料組成とＣ体系の組成および幾何学的条件を入力して中性子スペクトル計算を行なって中性子輸送計算を行なうに必要な群定数を求めると共に、該群定数、前記Ｃ体系の組成および幾何学的条件、および前記中性子放出率Ｓを用いて中性子輸送計算により、通常に核分裂して中性子を放出する増倍有りの計算により中性子束φＣを求め、核分裂しても中性子を放出しない増倍無しという仮想的な場合に対して中性子束φＣ0を求め、
φＣ＝ｆＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （６）
を介してφＣとφＣ0との比からｋＣを求め、
さらに、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、
ｎＣ＝ｄＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （４）
にｎＣの測定値を代入することによって、
比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、を特徴とする中性子検出器感度校正方法。
【請求項６】
水中に設定された燃料集合体収納体系に燃料組成および中性子放出率Ｓが既知の１体の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する中性子検出器を配置したＣ体系で、
測定対象点となる軸方向位置の燃焼度ＢＵ、燃焼期間の平均ボイド率、および計算で求めた無限増倍率ｋ∞とボイド率依存の燃焼度ＢＵ、中性子放出率Ｓを求め、
Ｃ体系の測定点で観測される中性子束をφＣとし、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｓ／（１−ｋＣ）からφＣを求めるための比例係数をｆＣとするとき、
前記燃料組成、中性子放出率Ｓ、およびＣ体系の組成および幾何学的条件を入力して中性子スペクトル計算を行なって中性子輸送計算を行なうに必要な群定数を求めると共に、該群定数、前記Ｃ体系の組成および幾何学的条件、および前記中性子放出率Ｓを用いて中性子輸送計算により、通常に核分裂して中性子を放出する増倍有りの計算により中性子束φＣを求め、核分裂しても中性子を放出しない増倍無しという仮想的な場合に対して中性子束φＣ0を求め、
φＣ＝ｆＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （６）
を介して比例係数ｆＣを求め、
さらに、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、
ｎＣ＝ｄＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （４）
のｎＣと前記式（６）で得られたφＣとの比の式にｎＣの測定値を代入することによって、
ｄＣ＝ｆＣ・（ｎＣ／φＣ）      （７）
から比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、を特徴とする中性子検出器感度校正方法。
【請求項７】
水中に設定された燃料集合体収納体系に燃料組成および中性子放出率Ｓが既知の１体の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する中性子検出器を配置したＣ体系で、
測定対象点となる軸方向位置の燃焼度ＢＵ、燃焼期間の平均ボイド率、および計算で求めた無限増倍率ｋ∞とボイド率依存の燃焼度ＢＵ、中性子放出率Ｓを求め、
Ｃ体系の測定点で観測される中性子束をφＣとし、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｓ／（１−ｋＣ）からφＣを求めるための比例係数をｆＣとするとき、
前記燃料組成、中性子放出率Ｓ、およびＣ体系の組成および幾何学的条件を入力して中性子スペクトル計算を行なって中性子輸送計算を行なうに必要な群定数を求めると共に、該群定数、前記Ｃ体系の組成および幾何学的条件、および前記中性子放出率Ｓを用いて中性子輸送計算により、通常に核分裂して中性子を放出する増倍有りの計算により中性子束φＣを求め、核分裂しても中性子を放出しない増倍無しという仮想的な場合に対して中性子束φＣ0を求め、
φＣ＝ｆＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （６）
を介して中性子束ｆＣを求め、
さらに、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、
ｎＣ＝ｄＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （４）
にｎＣの測定値を代入することによって、
比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、を特徴とする中性子検出器感度校正方法。
【請求項８】
水中に設定された燃料集合体収納体系に中性子検出器を配置し、近接して燃料組成および中性子放出率Ｓが既知の１体の燃料集合体を配置した前記Ｃ体系の代わりに、中性子検出器を配置し、該中性子検出器に直接隣接および45度方向に隣接して、または部分的あるいは全体的に取り囲むように燃料組成および中性子放出率Ｓが既知の８体以下の燃料集合体を配置したＤ体系を含むこと、を特徴とする請求項１ないし５のいずれか記載の中性子検出器感度校正方法。
【請求項９】
照射燃料集合体がｊ組収納された燃料収納体系の一部に前記感度ｄＣの中性子検出器を配置するとともに、該中性子検出器位置の前記比例係数ｆＣを用い、計算で求められた照射燃料集合体がｊ組収納された燃料収納体系の中性子束φjcalと測定で求められた中性子計数率ｎjmeasを用い、計算で求められた中性子増倍率ｋjcalの値を、
ｋjmeas＝１−（ｄＣ／ｆＣ）（φjcal／ｎjmeas）（１−ｋjcal）      （８）
を用いて求めること、を特徴とする燃料収納体系の未臨界度評価方法。
【請求項１０】
照射燃料集合体がｊ組収納された前記燃料収納体系の計算で得られた前記中性子増倍率ｋjcalと該体系に対する固有値計算で得られた中性子実効増倍率ｋeff-jcalを用い、
ｋjmeas＝１−（ｄＣ／ｆＣ）（φjcal／ｎjmeas）（１−ｋjcal）      （８）
で得られたｋjmeasの値に、差ｋeff-jcal−ｋjcalを加える、または比ｋeff-jcal／ｋjcalを掛けることによって、前記ｊ組収納された体系に対する中性子実効増倍率ｋeff-jmeasを求めること、を特徴とする燃料収納体系の未臨界度評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料集合体装荷体数が少なくて中性子増倍率が小さい場合の増倍率評価誤差を抑制できる中性子検出器感度校正方法および燃料収納体系の未臨界度評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所で使用済みとなった燃料集合体は、炉心から取り出されてその放射能がある程度減衰するまで発電所内の使用済燃料貯蔵プールで冷却された後、輸送容器（輸送キャスク）に収納されて再処理工場あるいは中間貯蔵施設へ輸送される。発電所の使用済燃料貯蔵プール、再処理工場の貯蔵プール、中間貯蔵施設の貯蔵プールや貯蔵キャスク等をここではまとめて燃料収納体系（燃料収納装置）と呼ぶ。
【０００３】
再処理の遅れや政策変更の影響を受けて、未処理の使用済燃料の量は増加する一方である。増加する使用済燃料を効率的に貯蔵するためには、一定の範囲になるべく多くの使用済燃料を稠密に集積する必要があるが、その場合通常中性子増倍効果が増大するので、臨界を安全に防止する臨界安全問題が重要になる。中性子増倍効果を抑制するために構造材にボロン含有のステンレス鋼（B-SUS）が採用されるようになってきているが、これが燃料収納装置の製造コストを大幅に高くする原因となっている。
【０００４】
一方、発電コストの低減と使用済燃料発生量の低減のために燃料の濃縮度を高める傾向にあるが、濃縮度を高めると中性子増倍効果が高まるので、やはり臨界を安全に防止する臨界安全問題が重要になる。このような臨界安全問題を緩和するために、従来は設計において過度の裕度を取っていた。
【０００５】
臨界安全に対する過度の裕度を取り入れることによって大幅にコスト高となる問題を安全かつ合理的に解決する方法として、中性子増倍効果を測定する方法が考えられ、本発明者らは、例えば特許文献１に示す方法を提案した。
【特許文献１】特開平１−１６９３９８号公報
【特許文献２】特公平４−２６７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示す方法をその後検討した結果、燃料集合体装荷体数が少なくて中性子増倍率が例えば0.5ないし0.6のように小さい場合の増倍率評価誤差が、燃料集合体の装荷体数が増加して実効増倍率が例えば0.8程度に増大した場合でも、その増倍率評価誤差は縮小されながらも無視できない範囲で残ることがわかった。
【０００７】
本発明は、燃料集合体装荷体数が少なくて中性子増倍率が小さい場合の増倍率評価誤差を抑制した、中性子検出器感度校正方法および燃料収納体系の未臨界度評価方法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】
【０００８】
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、水中に１体の照射燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子によって形成される熱中性子束分布のピーク近傍に、中性子増倍率に影響を与えない微小な第１の中性子検出器を配置したＡ体系と、水中に１体の前記照射燃料集合体と同一の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子によって形成される熱中性子束分布のピーク近傍ないしピークのやや外側に、中性子増倍率に影響を与える可能性がある第２の中性子検出器を配置したＢ体系と、水中に設定された燃料集合体収納体系に１体の前記照射燃料集合体と同一の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する前記第２の中性子検出器と同一の第２の中性子検出器を配置したＣ体系と、を含む中性子検出器感度校正方法であって、前記Ａ体系で、前記燃料集合体の常温の炉心格子に対する無限増倍率をｋ∞とし、Ａ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＡとし、ＲＡ＝ｋＡ／ｋ∞とし、該燃料集合体の中性子放出率をＳとし、Ａ体系の測定点で観測される中性子束測定値をφＡとし、Ｓ／（１−ｋＡ）からφＡを求めるための比例係数をｆＡとするとき、計算で求められたｆＡ、ＲＡ、計算で求められたＳとｋ∞との間の相関式、および測定で求められたφＡを用いて中性子放出率法により、
φＡ＝ｆＡ・Ｓ／（１−ｋＡ）      （１）
を用いて無限増倍率ｋ∞を求め、Ｂ体系で、Ｂ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＢとし、該燃料集合体の無限増倍率をｋ∞とし、ＲＢ＝ｋＢ／ｋ∞とし、Ｂ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＢとし、Ｂ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数ｄＢとし、ＲＡ＝ｋＡ／ｋ∞，ＲＢ＝ｋＢ／ｋ∞とするとき、計算値ｋＢからＡ体系で求められたｋ∞を介してＲＢを求めると共に、測定値ｎＢから、
ｎＢ＝ｄＢ・Ｓ／（１−ｋＢ）      （２）
の相関関係を利用し、
ｄＢ＝ｆＡ・（ｎＢ／φＡ）・（１−ＲＢ・ｋ∞）／（１−ＲＡ・ｋ∞）      （３）
を用いてｄＢを求め、前記Ｃ体系で、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、
ｎＣ＝ｄＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （４）
の相関関係を利用し、Ｃ体系の組成および幾何学的条件を入力して求められた計算値ｋＣからＡ体系で求められたｋ∞を介してＲＣを求めると共に、測定値ｎＣとＡおよびＢ体系で求められたＲＢおよびｄＢを用い、さらに、ＲＣ＝ｋＣ／ｋ∞とするとき、
ｄＣ＝（ｎＣ／ｎＢ）・｛（１−ＲＣ・ｋ∞）／（１−ＲＢ・ｋ∞）｝・ｄＢ      （５）
を介して比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、を特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の一つの態様は、水中に１体の照射燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子によって形成される熱中性子束分布のピーク近傍に、中性子増倍率に影響を与えない微小な第１の中性子検出器を配置したＡ体系と、水中に設定された燃料集合体収納体系に１体の前記照射燃料集合体と同一の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する前記第２の中性子検出器と同一の第２の中性子検出器を配置したＣ体系と、を含む中性子検出器感度校正方法であって、前記Ａ体系で、前記燃料集合体の常温の炉心格子に対する無限増倍率をｋ∞とし、Ａ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＡとし、ＲＡ＝ｋＡ／ｋ∞とし、該燃料集合体の中性子放出率をＳとし、Ａ体系の測定点で観測される中性子束測定値をφＡとし、Ｓ／（１−ｋＡ）からφＡを求めるための比例係数をｆＡとするとき、計算で求められたｆＡ、ＲＡ、計算で求められたＳとｋ∞との間の相関式、および測定で求められたφＡを用いて中性子放出率法により、式（１）を用いて無限増倍率ｋ∞を求め、前記Ｃ体系で、Ｃ体系の測定点で観測される中性子束をφＣとし、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｓ／（１−ｋＣ）からφＣを求めるための比例係数をｆＣとするとき、前記燃料組成とＣ体系の組成および幾何学的条件を入力して中性子スペクトル計算を行なって中性子輸送計算を行なうに必要な群定数を求めると共に、該群定数、前記Ｃ体系の組成および幾何学的条件、および前記中性子放出率Ｓを用いて中性子輸送計算により、通常に核分裂して中性子を放出する増倍有りの計算により中性子束φＣを求め、核分裂しても中性子を放出しない増倍無しという仮想的な場合に対して中性子束φＣ0を求め、
φＣ＝ｆＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （６）
を介して中性子束ｆＣを求め、さらに、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、式（４）のｎＣと式（６）で得られたφＣとの比の式にｎＣの測定値を代入することによって、
ｄＣ＝ｆＣ・（ｎＣ／φＣ）      （７）
から比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、を特徴とする。
【００１０】
また、本発明のさらに他の一つの態様は、水中に１体の照射燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子によって形成される熱中性子束分布のピーク近傍に、中性子増倍率に影響を与えない微小な第１の中性子検出器を配置したＡ体系と、水中に設定された燃料集合体収納体系に１体の前記照射燃料集合体と同一の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する前記第２の中性子検出器と同一の第２の中性子検出器を配置したＣ体系と、を含む中性子検出器感度校正方法であって、前記Ａ体系で、前記燃料集合体の常温の炉心格子に対する無限増倍率をｋ∞とし、Ａ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＡとし、ＲＡ＝ｋＡ／ｋ∞とし、該燃料集合体の中性子放出率をＳとし、Ａ体系の測定点で観測される中性子束測定値をφＡとし、Ｓ／（１−ｋＡ）からφＡを求めるための比例係数をｆＡとするとき、計算で求められたｆＡ、ＲＡ、計算で求められたＳとｋ∞との間の相関式、および測定で求められたφＡを用いて中性子放出率法により、式（１）を用いて無限増倍率ｋ∞を求め、前記Ｃ体系で、Ｃ体系の測定点で観測される中性子束をφＣとし、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｓ／（１−ｋＣ）からφＣを求めるための比例係数をｆＣとするとき、前記燃料組成とＣ体系の組成および幾何学的条件を入力して中性子スペクトル計算を行なって中性子輸送計算を行なうに必要な群定数を求めると共に、該群定数、前記Ｃ体系の組成および幾何学的条件、および前記中性子放出率Ｓを用いて中性子輸送計算により、通常に核分裂して中性子を放出する増倍有りの計算により中性子束φＣを求め、核分裂しても中性子を放出しない増倍無しという仮想的な場合に対して中性子束φＣ0を求め、
φＣ＝ｆＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （６）
を介して中性子束ｆＣを求め、さらに、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、式（４）にｎＣの測定値を代入することによって比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、を特徴とする。
【００１１】
また、本発明のさらに他の一つの態様は、水中に設定された燃料集合体収納体系に燃料組成および中性子放出率Ｓが既知の１体の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する中性子検出器を配置したＣ体系で、Ｃ体系の測定点で観測される中性子束をφＣとし、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｓ／（１−ｋＣ）からφＣを求めるための比例係数をｆＣとするとき、前記燃料組成とＣ体系の組成および幾何学的条件を入力して中性子スペクトル計算を行なって中性子輸送計算を行なうに必要な群定数を求めると共に、該群定数、前記Ｃ体系の組成および幾何学的条件、および前記中性子放出率Ｓを用いて中性子輸送計算により、通常に核分裂して中性子を放出する増倍有りの計算により中性子束φＣを求め、核分裂しても中性子を放出しない増倍無しという仮想的な場合に対して中性子束φＣ0を求め、式（６）を介して中性子束ｆＣを求め、さらに、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、式（４）のｎＣと式（６）で得られたφＣとの比の式にｎＣの測定値を代入することによって、式（７）から比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、を特徴とする。
【００１２】
また、本発明のさらに他の一つの態様は、水中に設定された燃料集合体収納体系に燃料組成および中性子放出率Ｓが既知の１体の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する中性子検出器を配置したＣ体系で、Ｃ体系の測定点で観測される中性子束をφＣとし、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｓ／（１−ｋＣ）からφＣを求めるための比例係数をｆＣとするとき、前記燃料組成とＣ体系の組成および幾何学的条件を入力して中性子スペクトル計算を行なって中性子輸送計算を行なうに必要な群定数を求めると共に、該群定数、前記Ｃ体系の組成および幾何学的条件、および前記中性子放出率Ｓを用いて中性子輸送計算により、通常に核分裂して中性子を放出する増倍有りの計算により中性子束φＣを求め、核分裂しても中性子を放出しない増倍無しという仮想的な場合に対して中性子束φＣ0を求め、式（６）を介してφＣとφＣ0との比からｋＣを求め、さらに、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、式（４）にｎＣの測定値を代入することによって、比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、を特徴とする。
【００１３】
また、本発明のさらに他の一つの態様は、水中に設定された燃料集合体収納体系に燃料組成および中性子放出率Ｓが既知の１体の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する中性子検出器を配置したＣ体系で、測定対象点となる軸方向位置の燃焼度ＢＵ、燃焼期間の平均ボイド率、および計算で求めた無限増倍率ｋ∞とボイド率依存の燃焼度ＢＵ、中性子放出率Ｓを求め、Ｃ体系の測定点で観測される中性子束をφＣとし、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｓ／（１−ｋＣ）からφＣを求めるための比例係数をｆＣとするとき、前記燃料組成、中性子放出率Ｓ、およびＣ体系の組成および幾何学的条件を入力して中性子スペクトル計算を行なって中性子輸送計算を行なうに必要な群定数を求めると共に、該群定数、前記Ｃ体系の組成および幾何学的条件、および前記中性子放出率Ｓを用いて中性子輸送計算により、通常に核分裂して中性子を放出する増倍有りの計算により中性子束φＣを求め、核分裂しても中性子を放出しない増倍無しという仮想的な場合に対して中性子束φＣ0を求め、式（６）を介して比例係数ｆＣを求め、さらに、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、式（４）のｎＣと式（６）で得られたφＣとの比の式にｎＣの測定値を代入することによって、式（７）から比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、を特徴とする。
【００１４】
また、本発明のさらに他の一つの態様は、水中に設定された燃料集合体収納体系に燃料組成および中性子放出率Ｓが既知の１体の燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する中性子検出器を配置したＣ体系で、測定対象点となる軸方向位置の燃焼度ＢＵ、燃焼期間の平均ボイド率、および計算で求めた無限増倍率ｋ∞とボイド率依存の燃焼度ＢＵ、中性子放出率Ｓを求め、Ｃ体系の測定点で観測される中性子束をφＣとし、Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率をｋＣとし、Ｓ／（１−ｋＣ）からφＣを求めるための比例係数をｆＣとするとき、前記燃料組成、中性子放出率Ｓ、およびＣ体系の組成および幾何学的条件を入力して中性子スペクトル計算を行なって中性子輸送計算を行なうに必要な群定数を求めると共に、該群定数、前記Ｃ体系の組成および幾何学的条件、および前記中性子放出率Ｓを用いて中性子輸送計算により、通常に核分裂して中性子を放出する増倍有りの計算により中性子束φＣを求め、核分裂しても中性子を放出しない増倍無しという仮想的な場合に対して中性子束φＣ0を求め、式（６）を介して中性子束ｆＣを求め、さらに、Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数をｄＣとし、Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率をｎＣとするとき、式（４）にｎＣの測定値を代入することによって、比例係数ｄＣを求めることにより、Ｃ体系における中性子検出器の感度校正を行なうこと、を特徴とする中性子検出器感度校正方法である。
【００１５】
また、本発明のさらに他の一つの態様は、照射燃料集合体がｊ組収納された燃料収納体系の一部に前記感度ｄＣの中性子検出器を配置するとともに、該中性子検出器位置の前記比例係数ｆＣを用い、計算で求められた照射燃料集合体がｊ組収納された燃料収納体系の中性子束φjcalと測定で求められた中性子計数率ｎjmeasを用い、計算で求められた中性子増倍率ｋjcalの値を、
ｋjmeas＝１−（ｄＣ／ｆＣ）（φjcal／ｎjmeas）（１−ｋjcal）      （８）
を用いて求めること、を特徴とする燃料収納体系の未臨界度評価方法である。
【００１６】
また、本発明のさらに他の一つの態様は、照射燃料集合体がｊ組収納された前記燃料収納体系の計算で得られた前記中性子増倍率ｋjcalと該体系に対する固有値計算で得られた中性子実効増倍率ｋeff-jcalを用い、式（８）で得られたｋjmeasの値に、差ｋeff-jcal−ｋjcalを加える、または比ｋeff-jcal／ｋjcalを掛けることによって、前記ｊ組収納された体系に対する中性子実効増倍率ｋeff-jmeasを求めること、を特徴とする燃料収納体系の未臨界度評価方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、燃料集合体装荷体数が少なくて中性子増倍率が小さい場合であっても、精度の高い中性子増倍率を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
第１の実施形態は、燃料収納体系の未臨界度評価方法である。これは、図１に示すように、Ａ体系『水中１体Ａ体系』、『水中１体Ｂ体系』（Ｂ体系）、および『燃料集合体１体収納Ｃ体系』（Ｃ体系）から成る。
【００２０】
図１に示すようにＣ体系における中性子検出器感度ｄＣを求め、後述の式（８）を用いて燃料収納体系の中性子増倍率を求め、必要に応じて、測定で得られた該中性子増倍率から、固有値計算で得られる中性子実効増倍率ｋeff−jcalに相当するｋeff−jmeasを求める。
【００２１】
ここで使用する用語は原子炉物理の分野で必ずしも一般化していないものも一部含むため、以下のように定義する。
【００２２】
固有値計算の基本式：（吸収率）＋（漏洩率）＝（核分裂中性子放出率）／ｋeff
［中性子数を時間的に不変とする仮想的な比例係数：ｋeff］
中性子輸送計算の基本式：（吸収率）＋（漏洩率）＝（核分裂中性子放出率）
＋Ｓ（固定中性子放出率）
測定点で観測される中性子増倍率：未臨界体系に放出率Ｓ一定の中性子源を配置して中性子束レベルが一定となる現実体系における測定点に依存する未臨界中性子束レベルを表す式であり、この際に観測される測定点の中性子増倍特性をここでは『中性子増倍率』と定義する。
【００２３】
この中性子増倍率の値は、具体的には、例えば、後述の式（１）において、比例係数fＡとＳを一定とし、中性子増倍率kＡ=0としたときの中性子束をφＡ0とし、kＡを0としない場合（実際の条件）の中性子束φＡを用い、ksa＝１−φＡ0／φＡとして求められる。より一般的には、核分裂当たりの放出中性子数νも値を実際の値と異なる仮想的な値ν’を用いて、式（１）からも「中性子増倍率」を求めることもできる。中性子増倍率ｋＢ、kＣ等も同様にして求められる。中性子増倍率はｋeffの値に近いが、中性子を測定する位置によって大きくなったり小さくなったりする。通常燃料領域の中央部では大きく、燃料領域の外部では小さくなる。
【００２４】
以下、実施形態１を具体的に説明する。
【００２５】
図１に示すように、『水中１体Ａ体系』（Ａ体系）では、水中に１体の照射燃料集合体（ここでは照射燃料と使用済燃料の区別をする必要はないので、混用して用いることがある）を配置し、該燃料集合体から放出される中性子によって形成される熱中性子束分布のピーク近傍に、中性子増倍率に影響を与えない微小な中性子検出器を配置する。『水中１体Ｂ体系』（Ｂ体系）では、水中に１体の前記の同一照射燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子によって形成される熱中性子束分布のピーク近傍ないしピークのやや外側に、中性子増倍率に影響を与える可能性がある中性子検出器を配置する。
【００２６】
『燃料集合体１体収納Ｃ体系』（Ｃ体系）では、水中に設定された燃料集合体収納体系に１体の前記の同一照射燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する『水中１体Ｂ体系』において使用した同一の中性子検出器を配置する。
【００２７】
Ａ、Ｂ、およびＣ体系の概念（平面図）を図２に示す。Ａ体系では、図２（Ａ）に示すように、水中に１体の使用済燃料集合体Ｆが配置され、使用済燃料集合体Ｆが中性子を放出している。この使用済燃料集合体Ｆの近傍に、微小な放射化箔の中性子検出器であるフォイル（foil）ｆが配置されている。体系Ｂでは、図２（Ｂ）に示すように、フォイルｆの代わりに、測定の能率がフォイルよりはるかに高いカウンター型の中性子検出器ｄが配置されている。その他はＡ体系と同様である。また、体系Ｃでは、図２（Ｃ）に示すように、Ａ体系およびＢ体系と同様の使用済燃料集合体Ｆ１体が、収納装置の仕切り枠格子１の一つの中に配置され、使用済燃料集合体Ｆと隣接する仕切り枠格子１内に体系Ｂと同様のカウンター型の中性子検出器ｄが配置されている。
【００２８】
Ａ体系では、熱中性子束分布のピーク近傍に、中性子増倍率に影響を与えない微小な中性子検出器を配置する。熱中性子束分布のピークは、非沸騰の水中では燃料集合体の外側面から２〜３cmの位置に現れる。またここで用いられる微小な中性子検出器の代表例としては、中性子によって放射化させる金箔やトラックレコーダなどがある。これらの中性子検出器は微小なため、体系の中性子場をほとんど歪ませないように測定が実施でき、したがって計算で精度良く比例係数ｆＡの値を求めることができる。比例係数ｆＡの値は後出の比例係数ｆＣ（図８参照）を求める場合と同様の手順で求めることができる。
【００２９】
本発明者らの経験によると、拡散計算の結果とモンテカルロ法による計算結果はほぼ一致した。金箔を放射化して使用済燃料集合体外周に形成されている熱中性子束を測定し、それから中性子放出率を求める方法の例は特許文献２に示されている。
【００３０】
比率（ＲＡ＝ｋＡ／ｋ∞）も水中では反射体ピーク位置ないしそれより外部では燃料の燃焼度ＢＵによる燃料組成の変化による影響はほとんど無視できるようにできることがわかっている。計算で求められた相関式（Ｓ対ｋ∞）、および測定で求められた中性子束φＡを用いて照射燃料集合体の燃焼度、中性子放出率、無限増倍率、および中性子増倍率を求めることができる中性子放出率法により、無限増倍率ｋ∞を求める具体的な方法の例は、特許文献２に示されている。
【００３１】
なお、当然のことながら、燃焼による燃料組成および中性子放出率Ｓの変化特性は高温の原子炉運転状態に対して求められるが、その他の因子は燃焼計算を行なう中性子スペクトル計算コードに前記燃料組成を入力し、測定を行なう常温に対して求められる。
【００３２】
Ａ体系の無限増倍率ｋ∞は、式（１）を用いて求める。すなわち、
φＡ＝ｆＡ・Ｓ／（１−ｋＡ）      （１）
ただし、ｋ∞：該燃料集合体の無限増倍率（常温の炉心格子に対する値）
ＲＡ＝ｋＡ／ｋ∞
Ｓ：該燃料集合体の中性子放出率
ｋＡ：Ａ体系の測定点で観測される中性子増倍率
φＡ：Ａ体系の測定点で観測される中性子束測定値
ｆＡ：Ｓ／（１−ｋＡ）からφＡを求めるための比例係数
Ｂ体系では、水中において同一の燃料集合体の側面に核分裂計数管やガンマ線遮蔽体で取り囲まれたボロンカウンタなどを配置して中性子を計測する。ここでは中性子は通常中性子束ではなく、計数率（cpsなど）として得られる。これらの中性子検出器はＡ体系の場合と異なり燃料集合体の中性子増倍率に影響を与える可能性が高いため、中性子増倍率ｋＡと区別して中性子増倍率ｋＢを導入する。（ｋＢ／ｋＡ）比は1.00より若干小さい値であり、同一の燃料で、任意性の高い標準燃料組成を用いて求めることができる。この値にＡ体系で求められた中性子増倍率ｋＡ値を掛けることによって、Ｂ体系の中性子増倍率ｋＢ値を求めることができる。
【００３３】
これから、Ａ体系で求められた無限増倍率ｋ∞を介してＲＢを求めると共に、測定値ｎＢから、次の手順によって比例係数ｄＢが求められる。すなわち、
ｎＢ＝ｄＢ・Ｓ／（１−ｋＢ）      （２）
ただし、ｋＢ：Ｂ体系の測定点で観測される中性子増倍率
ＲＢ＝ｋＢ／ｋ∞、ｋ∞＝該燃料集合体の無限増倍率
ｎＢ：Ｂ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率
ｄＢ：Ｂ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数
の相関関係を利用し、
ｄＢ＝ｆＡ・（ｎＢ／φＡ）・（１−ＲＢ・ｋ∞）／（１−ＲＡ・ｋ∞）      （３）
ただし、ＲＡ＝ｋＡ／ｋ∞，  ＲＢ＝ｋＢ／ｋ∞
を用いて比例係数ｄＢが求められる。
【００３４】
Ｃ体系では、Ｂ体系で用いた中性子検出器と、ＡおよびＢ体系で用いた同一の使用済燃料集合体を使用する。
【００３５】
Ｃ体系において、中性子計数率ｎＣを測定し、
ｎＣ＝ｄＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （４）
ただし、ｋＣ：Ｃ体系の測定点で観測される中性子増倍率
ｄＣ：Ｃ体系における中性子検出器感度を意味する比例係数
ｎＣ：Ｃ体系の測定点における中性子検出器で測定される中性子計数率
の相関関係を利用し、Ｃ体系の組成および幾何学的条件を入力して求められた中性子増倍率計算値ｋＣとＡ体系で求められた中性子増倍率ｋＡおよび無限増倍率ｋ∞からＲＣを求めると共に、測定値ｎＣとＡおよびＢ体系で求められたＲＢおよびｄＢを用い、
ｄＣ＝（ｎＣ／ｎＢ）・｛（１−ＲＣ・ｋ∞）／（１−ＲＢ・ｋ∞）｝・ｄＢ      （５）
ただし、ＲＣ＝ｋＣ／ｋ∞
を介してＣ体系における検出器感度ｄＣが求められる。ｄＣの値はｄＢとは通常一致しない。
【００３６】
以上の手順により、多くの測定値φＡ、ｎＢ、ｎＣを用いてＣ体系（１体収納）における検出器感度ｄＣが求められる。
【００３７】
次に多数体（ｊ組）の燃料集合体（ｊ体またはｊステップまでの収納操作）が収納された体系Ｄにおける中性子増倍率を、上述の手順により求められた検出器感度ｄＣと中性子計数率、および検出器位置の計算で求められた比例係数ｆＣを用い、計算で求められた中性子増倍率ｋjcalの値を修正する方法を示す。
【００３８】
すなわち、ｊ組（ｊ体またはｊステップ操作）の照射燃料集合体が収納された燃料収納体系の一部に前記感度ｄＣの中性子検出器を配置するとともに、該中性子検出器位置の比例係数ｆＣを用い、計算で求められた「ｊ体（またはｊステップ操作）の照射燃料集合体が収納された燃料収納体系」の中性子束φjcalと測定で求められた中性子計数率ｎjmeasを用い、計算で求められた中性子増倍率ｋjcalの値を、
ｋjmeas＝１−（ｄＣ／ｆＣ）（φjcal／ｎjmeas）（１−ｋjcal）      （８）
を用いて修正することによって、測定値に等価な中性子増倍率ｋjmeasが求められる。
【００３９】
式（８）では（ｄＣ／ｆＣ）がｊに依存しないで一定としている。厳密にはそして一般的にはｊ依存量であるが、容易にｊに依存しない量とすることができる。その条件は、中性子スペクトル（より単純には熱外中性子束と熱中性子束との比）の変化が小さいことである。その背景は、中性子検出器は主に熱中性子を検出するが熱外中性子にも若干ながら感度を有すること、一方、ｆＣは通常熱中性子のみを対象とすることに起因する。
【００４０】
ｊによる（ｄＣ／ｆＣ）の相対変化が十分無視できる体系の例は図３に示されている。すなわち、中性子検出器ｄを配置し、該中性子検出器ｄに『直接隣接および45度方向に隣接して、または部分的あるいは全体的に取り囲むように』燃料組成および中性子放出率Ｓが既知の８体以下の燃料集合体Ｆを配置した体系である。これらの構成を基準とし、これら以上に燃料集合体Ｆを追加していった場合、前記中性子スペクトルの変化による（ｄＣ／ｆＣ）比の変化は無視できる。なお、図３で、中性子吸収材が添加された構造物２を太線で示す。
【００４１】
ｊによる変化が無視できないような装荷しか実施できない場合には、ｊによる（ｄＣ／ｆＣ）の相対変化を計算で補正することになる。
【００４２】
ところで、以上で求められた中性子増倍率は測定位置によって変化するものであり、通常用いられている『固有値計算で求められる実効増倍率』と厳密に一致するものではなく、従来の通常の炉物理理論の実効増倍率の概念ではない。そこで必要に応じて、通常の炉物理理論の概念で用いられている実効増倍率へ変換する必要が生じる可能性が高い。
【００４３】
そこで、ｊ体（またはｊステップ操作）の照射燃料集合体が収納された前記燃料収納体系の計算で得られた前記中性子増倍率ｋjcalと該体系に対する『固有値計算で得られた中性子実効増倍率ｋeff−jcal』を用い、式（８）で得られたｋjmeasの値に、差（ｋeff−jcal−ｋjcal）を加える、または比（ｋeff−jcal／ｋjcal）を掛けることによって、前記ｊ体の照射燃料集合体が収納された体系に対する中性子実効増倍率ｋeff−jmeasが求められる。
【００４４】
図４および図５は実施形態で用いた中性子増倍率（図ではｋsで示す。）と従来概念の実効増倍率（図ではｋeffで示す。）との関係を示す計算例である。
【００４５】
図４は、水中に濃縮度２％の燃料棒３を７×７のアレイで配置した燃料バンドルＦ（10.6cm正方）を水ギャップ（3.0cm）を挟んで３×３に配置した場合のａ軸上およびｂ軸上の（ｋs／ｋeff）比の分布である。ａ軸上では体系中央部で１より大きく、外周部および外側（反射体）で小さくなっている。ｂ軸上ではおおよそ平行移動的に小さくなっている。測定できる位置は条件により変化するので、このような分布特性を考慮する必要があることがわかる。
【００４６】
図５は、水中に濃縮度２％の燃料棒を５×５のアレイで配置した燃料バンドル（7.6cm正方）を水ギャップを介して10体（ｋeff＝0.778）または16体（ｋeff＝0.913）配置した場合の矢印で示した線上の（ｋs／ｋeff）比の分布であり、研究用原子炉用燃料を輸送容器に収納する体系の形状をおおよそ模擬して実験した体系を解析した例である。（ｋs／ｋeff）比は破線が10体の場合、実線が16体の場合である。10体の場合は装荷図の左右非対称性が顕著に現れ、比の分布も左右で大幅に異なっている。しかも１からのずれが著しいなど、図４の場合以上に変化している。16体の場合にはｋeffの値が大きくなり、非対称性は大幅に緩和されている。
【００４７】
図６および図７は本実施形態の作用・効果を説明するものである。
【００４８】
図６（Ｃ）は、７×８アレイの装荷終了状態を示す。ｄは中性子検出器である。使用済燃料集合体の装荷は例えば、同図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順に進められる。（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と装荷が進む場合、中性子検出器近傍の状況が同じであるため、中性子検出器位置の中性子スペクトルが変化しないのは炉物理専門家であれば容易に理解できる。
【００４９】
図７は、図６のように燃料装荷を進めていく場合の各種特性値の変化を表すグラフである。図７（Ａ）は、装荷ステップ（または装荷体数）の進行とともに変化する中性子計数率相対値（ｎ）、中性子増倍率相対値（ｋN）、およびステップｊにおける使用済燃料集合体ｉ（中性子放出率Ｓi）の、検出器への応答因子（感度）をｗiとした場合の、ｊステップ時の全使用済燃料集合体積算値の相対値Sumi［ｗiＳi］jの変化を示す。
【００５０】
図７（Ｂ）は本実施形態の効果を示すものであって、装荷ステップ（または装荷体数）の進行とともに変化する中性子増倍率の変化の概念を示している。破線は特許文献１に開示された従来例で、実線は本実施形態の場合、一点鎖線は真の値の変化の概念を示している。ステップが進むにつれてこれらは接近してくるが、初期の段階で差が大きいと、差は徐々に縮小されながらもなかなか一致しない。本実施形態ではステップの初期の段階でも計算で得られる中性子増倍率の値を測定で得られる中性子計数率を用いて修正することができるので、初期の段階から真の値に近い値へ修正することができる。したがってそれぞれのステップで特許文献１の方法で得られる中性子増倍率よりも精度の高い中性子増倍率が得られる。
【００５１】
実施形態２は、『水中１体Ａ体系』（Ａ体系）と『燃料集合体１体収納Ｃ体系』（Ｃ体系）とからなり、実施形態１とは異なり、Ｂ体系は利用しない。実施形態２は、図８に示すようにＣ体系における中性子検出器感度ｄＣを求め、式（８）を用いて燃料収納体系の中性子増倍率を求め、必要に応じて、測定で得られた該中性子増倍率から『固有値計算で得られる中性子実効増倍率ｋeff−jcalに相当するｋeff−jmeasを求める、燃料収納体系の未臨界度評価方法である。
【００５２】
以下、実施形態２を具体的に説明する。実施形態１と同じ部分は説明を省略する。
【００５３】
図８に示すように、Ａ体系において中性子束φＡを測定で求め、それを用いて照射燃料集合体の燃焼度ＢＵ、中性子放出率Ｓ、無限増倍率ｋ∞、および中性子増倍率を求めることができる中性子放出率法を実行する点において実施形態１と基本的に同じである。しかしながら、無限増倍率と中性子放出率を求めて燃料組成を求める点において異なっている。
【００５４】
下の式（１ａ）において、計算値（ｆＡ、ＲＡ）、計算で求めた相関式（Ｓ対ｋ∞）、および中性子束測定値φＡを用いて中性子放出率Ｓおよびｋ∞を求める。
【００５５】
φＡ＝ｆＡ・Ｓ／（１−ＲＡ・ｋ∞）      （１ａ）
中性子放出率Ｓからは計算で求めた相関式（Ｓ対ＢＵ）を用いて燃焼度ＢＵを求める。さらに、計算で求めた相関式（ｋ∞対ＢＵ依存燃料組成）と求めたその燃焼度ＢＵを用いて、無限増倍率ｋ∞から燃料組成を求める。
【００５６】
具体的には、水中に１体の照射燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子によって形成される熱中性子束分布のピーク近傍に、中性子増倍率に影響を与えない微小な中性子検出器を配置した『水中１体Ａ体系』（Ａ体系）と、水中に設定されたラックやキャスク等の燃料集合体収納体系に１体の前記の同一照射燃料集合体を配置し、該燃料集合体から放出される中性子を計測する中性子検出器を配置した『燃料集合体１体収納Ｃ体系』（Ｃ体系）とから成る。
【００５７】
Ａ体系において、計算で求められたｆＡ、ＲＡ＝ｋＡ／ｋ∞、計算で求められた相関式（Ｓ対ｋ∞）、および測定で求められた中性子束φＡを用いて照射燃料集合体の燃焼度、中性子放出率、無限増倍率、および中性子増倍率を求めることができる中性子放出率法により、式（１）を用いて無限増倍率ｋ∞を求めると共に、該燃料集合体の中性子放出率Ｓを求め、計算で求められた相関式（Ｓ対ＢＵ）を介して燃焼度ＢＵを求め、さらに、計算で求められた相関式（ｋ∞対ＢＵ依存燃料組成）を用い、求められた燃焼度ＢＵに対応する無限増倍率ｋ∞を与える燃料の組成を求める。
【００５８】
また、Ｃ体系において、前記燃料組成とＣ体系の組成および幾何学的条件（Ｃ体系の条件）を入力して中性子スペクトル計算を行なって中性子輸送計算を行なうに必要な群定数を求めると共に、該群定数、前記Ｃ体系の組成および幾何学的条件、および前記中性子放出率Ｓを用いて中性子輸送計算（固定源計算）により、通常に核分裂して中性子を放出する増倍有りの計算により中性子束φＣを求めると共に、核分裂しても中性子を放出しない増倍無し（ｋＣ＝０）という仮想的な場合に対して中性子束φＣ0を求め、
φＣ＝ｆＣ・Ｓ／（１−ｋＣ）      （６）
ただし、φＣ：Ｃ体系の測定点で観測される中性子束
を介して比例係数ｆＣを求め、式（４）と式（６）との比の式に中性子計数率測定値ｎＣを代入することによって、
ｄＣ＝ｆＣ・（ｎＣ／φＣ）      （７）
からＣ体系の中性子検出器感度ｄＣが求められる。
【００５９】
中性子検出器感度ｄＣを用いて燃料集合体収納体系の中性子増倍率および実効増倍率を求める手順は実施形態１の場合と同じである。また、本実施形態２の効果も実施形態１の場合とほぼ同じである。
【００６０】
なお、中性子検出器の中性子と反応する物質の濃度を仕様値を参照しながら調節することによって、計算で得られる中性子計数率を測定で得られる中性子計数率ｎＣmeasと一致するようにする方法が考えられるが、これは式（４）を使用することと同じである。
【００６１】
実施形態２の変形実施形態は、図８のＣ体系における破線１０で示した部分に対応する。Ａ体系に対応する部位分は第２実施形態と同一であるため、異なる部分について説明する。すなわち、式（６）を介して、中性子束φＣとφＣ0との比から中性子増倍率ｋＣを求め、式（４）に中性子計数率測定値ｎＣを代入することによって、中性子検出器感度ｄＣが求められる。
【００６２】
中性子検出器感度ｄＣを用いて燃料集合体収納体系の中性子増倍率および実効増倍率を求める手順は実施形態１および２の場合と同じである。
【００６３】
図９は、実施形態３に対応し、同図は、ＡおよびＢ体系が無い点で実施形態１および２と異なり、実施形態２の『燃料集合体１体収納Ｃ体系』（Ｃ体系）のみの部分に類似している。この実施形態は、燃料組成と中性子放出率（あるいは中性子源強度Ｓ）が既知の場合に適用される。これらが既知の照射燃料集合体を用いることができるが、カリフォルニウム252（Ｃｆ-252）のような人工中性子源で強度既知のものと新燃料集合体（未照射燃料集合体）を用いても良い点で前述の実施形態の場合と異なっている。
【００６４】
加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の燃料集合体では、集合体内部に棒状の制御棒等を挿入することができる案内管（シンブル）が多数配置されているため、容易に人工中性子源を挿入することができ、人工中性子源を挿入したＰＷＲ新燃料集合体に対して中性子輸送計算（固定源計算）を行なって、式（６）を実行することができる。人工中性子源を使用しない場合には、当然照射燃料集合体を、実施形態１、２の場合と同様に式（６）を実行することになる。
【００６５】
実施形態３の変形実施形態は、図９のＣ体系における破線１０で示した部分に対応する。この部分は、実施形態２の変形実施形態と同じである。
【００６６】
図10は、実施形態４に対応し、同図は、ＡおよびＢ体系が無い点で実施形態１および２と異なり、『燃料集合体１体収納Ｃ体系』（Ｃ体系）のみである点で、実施形態２，３のＣ体系に類似している。ただし、燃料組成と中性子放出率は与えられていないが、燃料集合体の平均燃焼度＜ＢＵ＞、または測定点に対応する位置における燃焼度（ＢＵ）が与えられている場合に燃料組成と中性子放出率を計算で求める部分が実施形態２および３の場合と異なっている。実施形態２ではＡ体系における測定値を利用する中性子放出率法を実施しているが、本実施形態４では燃焼度が与えられ、それを用いた計算のみによって燃料組成と中性子放出率を求めるものである。その他の部分は実施形態２と同じであるため説明を省略する。
【００６７】
上記各実施形態において、新燃料集合体の仕様は与えられているものとする。新燃料集合体の仕様の次に与えられる使用済燃料集合体に対する最小限の情報は燃料集合体の平均燃焼度＜ＢＵ＞である。この場合、軸方向の相対燃焼度分布として標準的な分布形を使用し、平均燃焼度＜ＢＵ＞に規格化することによって、測定対象点（軸方向高さ）の燃焼度ＢＵが求められる。平均燃焼度＜ＢＵ＞の代わりに測定対象点（軸方向高さ）の燃焼度ＢＵが与えられる場合には相対燃焼度分布も必要無いのは当然である（図１０の破線１５で囲む部分が不要である）。
【００６８】
ボイド率も軸方向高さによって変化するので、標準的な分布形を使用し、測定対象点（軸方向高さ）のボイド率が求められる。このボイド率と計算で求める相関式（無限増倍率ｋ∞対ボイド率依存の燃焼度ＢＵ、中性子放出率Ｓ、燃料組成）を用いて、測定対象点の燃料組成と中性子放出率Ｓが求められる。ここで、無限増倍率ｋ∞の値は、測定時かつ常温の値であって、高温運転状態のものではないことは前述のとおりである。
【００６９】
中性子放出率Ｓと燃料組成は常温であっても高温運転状態であっても関係ないが、照射終了後の冷却時間の効果は当然に考慮される。炉心に配置された高温運転状態に対して中性子スペクトル計算コードを用いて計算を行ない、燃料組成とＳの値を求め、次に同じ燃料組成（ただし冷却効果を考慮）をこの中性子スペクトル計算コードに入力して常温時に対する計算を行ない、常温時のｋ∞の値が求められる。本説明での無限増倍率ｋ∞の値は当然のことながら、すべてこのように常温時に対して放射性同位元素の冷却効果を考慮して求められた値である。
【００７０】
なお、軸方向の相対燃焼度分布およびボイド率分布として標準的な分布形を代用することによって、若干の誤差の増大を招く可能性があるが、実用上問題ない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る中性子検出器感度校正方法の一実施形態を示すブロック図。
【図２】（Ａ）から（Ｃ）は各々、本発明に係る中性子検出器感度校正方法の一実施形態におけるＡ，Ｂ，Ｃ体系の概念を説明する説明図で、燃料集合体や中性子検出器などの配置を示す水平断面図。
【図３】（Ａ）から（Ｆ）は各々、本発明に係る中性子検出器感度校正方法の他の実施形態におけるＤ体系の概念を説明する説明図で、燃料集合体や中性子検出器などの種々の配置を示す水平断面図。
【図４】本発明に係る燃料収納体系の未臨界評価方法で用いる中性子増倍率ｋＳと従来概念の固有値計算の実効増倍率ｋeffとの比の例を、概略図を含めて表すグラフ。
【図５】本発明に係る燃料収納体系の未臨界評価方法で用いる中性子増倍率ｋＳと従来概念の固有値計算の実効増倍率ｋeffとの比の、図４と異なる例を、概略図を含めて表すグラフ。
【図６】本発明における燃料集合体収納手順の一実施形態を説明する説明図であって、（Ａ）から（Ｃ）は各々、燃料集合体や中性子検出器などの種々の配置を示す水平断面図。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は、燃料集合体収納装荷ステップが進むにつれて変化する特性と本発明の効果の例を各々説明するグラフ。
【図８】本発明に係る中性子検出器感度校正方法の他の実施形態を示すブロック図。
【図９】本発明に係る中性子検出器感度校正方法のさらに他の実施形態を示すブロック図。
【図１０】本発明に係る中性子検出器感度校正方法のさらに他の実施形態を示すブロック図。
【符号の説明】
【００７２】
１：仕切り枠格子
２：中性子吸収材が添加された構造物
３：燃料棒
Ｆ：燃料集合体
ｆ：中性子検出器（フォイル）
ｄ：中性子検出器（カウンタ型）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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