(57)【要約】【課題】実効増倍率の評価値が常に臨界安全管理上安全側となる収納方法を得る。【解決手段】実施形態によれば、未臨界中性子増倍体系内収納方法は、未燃焼燃料の仕様および燃焼条件から照射済み燃料の燃料組成を算出する核燃料組成算出ステップと、群定数および中性子発生率を算出する体系条件設定ステップと、未臨界中性子増倍体系の中性子束を測定する中性子束測定ステップと、中性子束を算出する中性子束算出ステップＳ１１０と、算出した中性子束と測定した中性子束との差が所定の基準値以下となるように群定数または中性子発生率を補正する補正ステップＳ１３２、Ｓ１４１と、実効増倍率を算出する実効増倍率算出ステップＳ１５１と、実効増倍率算出ステップで算出された実効増倍率が所定の制限値以内であるか否かを判定し、制限値以内であれば追加収納を行い、制限値以内でなければ終了する判定ステップＳ１５２とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の照射済み燃料を順次収納する未臨界中性子増倍体系への未臨界中性子増倍体系内収納方法において、
未燃焼燃料の仕様および燃焼条件に基づいて前記照射済み燃料の燃料組成を算出する燃料組成算出ステップと、
前記未燃焼燃料の仕様、前記燃焼条件および前記燃料組成に基づいて収納後の未臨界中性子増倍体系群定数および中性子発生率を算出する体系条件設定ステップと、
前記未臨界中性子増倍体系の中性子束を測定する中性子束測定ステップと、
前記中性子束を測定した体系について、前記燃料組成算出ステップで算出された燃料組成に基づいて中性子束を算出する中性子束算出ステップと、
前記算出した中性子束と前記測定した中性子束との差が所定の基準値以下となるように群定数および中性子発生率の少なくとも一方を補正する補正ステップと、
前記補正ステップの後に、前記燃料組成および前記中性子束に基づいて実効増倍率を算出する実効増倍率算出ステップと、
前記実効増倍率算出ステップで算出された実効増倍率を所定の制限値と比較し、前記実効増倍率が制限値以内であれば追加収納を行い、前記実効増倍率が制限値以内でなければ終了することを判定する判定ステップと、
前記判定ステップで収納可能と判定された場合に追加収納を行う収納ステップと、
を有することを特徴とする未臨界中性子増倍体系内収納方法。
【請求項２】
前記補正ステップでは、前記算出した中性子束から前記測定した中性子束を減じた値が正でかつ所定の基準値より大きな場合は群定数を補正し、前記算出した中性子束から前記測定した中性子束を減じた値が負でかつその絶対値が所定の基準値より大きな場合は中性子発生率を補正することを特徴とする請求項１に記載の未臨界中性子増倍体系内収納方法。
【請求項３】
前記中性子束測定ステップは、複数の中性子検出器により行い、
前記実効増倍率算出ステップは、前記複数の中性子検出器による測定結果のそれぞれについて実効増倍率を算出して、その最大値を選択する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の未臨界中性子増倍体系内収納方法。
【請求項４】
複数の照射済み燃料を順次収納する際の未臨界中性子増倍体系の実効増倍率算出方法において、
未燃焼燃料の仕様および燃焼条件に基づいて前記照射済み燃料の燃料組成を算出する燃料組成算出ステップと、
前記未燃焼燃料の仕様、前記燃焼条件および前記燃料組成に基づいて収納後の群定数および中性子発生率を算出する体系条件設定ステップと、
前記未臨界中性子増倍体系の中性子束を測定する中性子束測定ステップと、
前記中性子束を測定した体系について、前記燃料組成算出ステップで算出された燃料組成に基づいて中性子束を算出する中性子束算出ステップと、
前記算出した中性子束と前記測定した中性子束との差が所定の基準値以下となるように群定数および中性子発生率の少なくとも一方を補正する補正ステップと、
前記補正ステップの後に、前記燃料組成および前記中性子束に基づいて実効増倍率を算出する実効増倍率算出ステップと、
を有することを特徴とする未臨界中性子増倍体系の実効増倍率算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、未臨界中性子増倍体系の実効増倍率算出方法およびこれを用いた照射済み燃料の未臨界中性子増倍体系内収納方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用済燃料などの照射済み燃料の貯蔵や輸送において臨界安全性を確保するためには、一般に、想定される最も反応度の高い条件として、新燃料でモデルバンドルを作成し、貯蔵プールのラックや輸送キャスクを設計する。しかし、未燃焼の仮定は、臨界安全性の裕度が過大となるため、燃焼による照射済み燃料の反応度の低下を考慮した臨界安全設計手法である燃焼度クレジットの採用や、燃料収納時に測定により未臨界中性子増倍体系の実効増倍率を確認する方法が知られている。
【０００３】
特許文献１で開示されている技術では、使用済燃料収納体系の中性子計数率を解析で求め、中性子計数率実測値との差から解析に使用した群定数を修正し、その修正した群定数を用いて収納体系の実効増倍率を評価し、臨界安全管理に使用する。
【０００４】
この技術では、修正後の群定数を使用して求めた実効増倍率は、計数率計算値が測定値に対して過大評価の場合には修正前と比較して増加し、過小評価の場合には減少することになる。計数率測定値を用いて群定数を修正することにより、実効増倍率の計算精度を高めることができる。
【０００５】
一般に、臨界安全管理における実効増倍率の評価では、確率的に最も可能性の高い値を推定するのではなく、臨界安全管理上、安全側の仮定やモデル設定が必要とされる。ところが、この手法では、計数率計算値を過小評価する場合には、修正した群定数を用いて求める実効増倍率は、修正前の実効増倍率と比較して増加することとなる。これは臨界安全管理上、非安全側の設定となるため、臨界安全管理の観点からは、望ましい方法とは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３９５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
中性子計数率計算値と中性子計数率測定値が一致するように群定数を修正し、その修正した群定数を用いて収納体系の実効増倍率を評価する特許文献１の方法では、臨界安全管理上非安全側の修正となる場合があった。
【０００８】
本発明の実施形態は上述した課題を解決するためになされたものであり、実効増倍率の評価値が、常に、臨界安全管理上安全側となる臨界安全管理方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本実施形態は、複数の照射済み燃料を順次収納する未臨界中性子増倍体系への未臨界中性子増倍体系内収納方法において、未燃焼燃料の仕様および燃焼条件に基づいて前記照射済み燃料の燃料組成を算出する燃料組成算出ステップと、前記未燃焼燃料の仕様、前記燃焼条件および前記燃料組成に基づいて収納後の未臨界中性子増倍体系群定数および中性子発生率を算出する体系条件設定ステップと、前記未臨界中性子増倍体系の中性子束を測定する中性子束測定ステップと、前記中性子束を測定した体系について、前記燃料組成算出ステップで算出された燃料組成に基づいて中性子束を算出する中性子束算出ステップと、前記算出した中性子束と前記測定した中性子束との差が所定の基準値以下となるように群定数および中性子発生率の少なくとも一方を補正する補正ステップと、前記補正ステップの後に、前記燃料組成および前記中性子束に基づいて実効増倍率を算出する実効増倍率算出ステップと、前記実効増倍率算出ステップで算出された実効増倍率を所定の制限値と比較し、前記実効増倍率が制限値以内であれば追加収納を行い、前記実効増倍率が制限値以内でなければ終了することを判定する判定ステップと、前記判定ステップで収納可能と判定された場合に追加収納を行う収納ステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本実施形態は、複数の照射済み燃料を順次収納する際の未臨界中性子増倍体系の実効増倍率算出方法において、未燃焼燃料の仕様および燃焼条件に基づいて前記照射済み燃料の燃料組成を算出する燃料組成算出ステップと、前記未燃焼燃料の仕様、前記燃焼条件および前記燃料組成に基づいて収納後の群定数および中性子発生率を算出する体系条件設定ステップと、前記未臨界中性子増倍体系の中性子束を測定する中性子束測定ステップと、前記中性子束を測定した体系について、前記燃料組成算出ステップで算出された燃料組成に基づいて中性子束を算出する中性子束算出ステップと、前記算出した中性子束と前記測定した中性子束との差が所定の基準値以下となるように群定数および中性子発生率の少なくとも一方を補正する補正ステップと、前記補正ステップの後に、前記燃料組成および前記中性子束に基づいて実効増倍率を算出する実効増倍率算出ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、実効増倍率の評価値が、常に、臨界安全管理上安全側となる臨界安全管理方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る未臨界中性子増倍体系の実効増倍率算出方法における照射済み燃料の群定数と中性子発生率の算出の手順を示すフロー図である。
【図２】第１の実施形態に係る照射済み燃料の未臨界中性子増倍体系への収納方法の手順を示すフロー図である。
【図３】第２の実施形態に係る照射済み燃料の未臨界中性子増倍体系への収納方法の手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る未臨界中性子増倍体系の実効増倍率算出方法および未臨界中性子増倍体系内収納方法について説明する。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。
【００１４】
［第１の実施形態］
本実施形態に係る未臨界中性子増倍体系の実効増倍率算出方法は、複数体の照射済み燃料を、燃料貯蔵ラックや輸送キャスクなどの収納箇所に収納する場合を対象としている。本実施形態に係る未臨界中性子増倍体系の実効増倍率算出方法は、収納する全照射済み燃料の群定数と中性子発生率を算出する作業と、収納時における収納可否の判定の作業からなる。
【００１５】
図１は、第１の実施形態に係る未臨界中性子増倍体系の実効増倍率算出方法における照射済み燃料の群定数と中性子発生率の算出の手順を示すフロー図である。
【００１６】
まず、未燃焼燃料の仕様、すなわち、たとえば形状、寸法、組成等の確認を行う（ステップＳ０１）。また、炉心における燃料の燃焼条件を設定する（ステップＳ０２）。すなわち、たとえば炉心内の装荷位置、装荷状態における出力条件などの運転条件を設定する。また、燃焼条件に加えて、出力運転終了時から収納時までの期間等の冷却条件を含めて設定してよい。
【００１７】
次に、確認された未燃焼燃料の仕様と、設定された燃焼条件とに基づいて、燃焼計算コードを使用して、照射済み燃料の組成を計算する（ステップＳ０３）。次に、燃料の形状、寸法等のデータと燃料の組成を入力とし、燃料集合体格子計算コードにより照射済み燃料の群定数を、軸方向の分割領域毎（ノード毎）に計算する（ステップＳ０４）。また、燃料組成と元素毎の中性子発生率データとから照射済み燃料の中性子発生率を算出する（ステップＳ０５）。ここで、群定数と中性子発生率は、収納する全ての照射済み燃料について算出する。
【００１８】
図２は、第１の実施形態に係る照射済み燃料の未臨界中性子増倍体系への収納方法の手順を示すフロー図である。
【００１９】
まず、燃料集合体を指定する（ステップＳ１０１）。具体的には、Ｊ番目の照射済み燃料を指定する。ここで、Ｊの初期値は０とする。最初は、Ｊ＝０＋１として１番目の照射済み燃料を指定する。また、その後は、照射済み燃料の数を１つ増加させる。この場合、既に収納された照射済み燃料は（Ｊ−１）体であり、これに１体を追加してＪ体となる場合を評価することになる。
【００２０】
次に、このＪ体の照射済み燃料体系による中性子束を計算する（ステップＳ１１０）。次に、中性子検出器の検出感度を設定する（ステップＳ１２１）。なお、中性子検出器の設置位置を設定する。次に、算出された中性子束と中性子検出器の検出感度から計数率を算出する（ステップＳ１２２）。次に、中性子検出器を用いた測定によって、計数率測定値を得る（ステップＳ１２３）。
【００２１】
次に、式（１）により、相対差Ｅを算出し、規定値との比較、判定を行う（ステップＳ１３１）。
Ｅ＝（Ｃｃｊ−Ｃｍｊ）／Ｃｍｊ            ・・・（１）
ここで、Ｃｃｊは、Ｊ体の照射済み燃料体系の計数率算出値、Ｃｍｊは、Ｊ体の照射済み燃料体系の計数率測定値である。
【００２２】
規定値εを正の規定値とする。規定値εは、実効増倍率算出方法に要求される測定精度を考慮して設置する。Ｅ＞ε、すなわち相対差Ｅが規定値εより大きい場合、すなわち、係数率算出値Ｃｃｊが計数率測定値Ｃｍｊより規定値εを超えて大きな場合、当該未臨界体系を構成する全照射済み燃料を対象として群定数を修正する（ステップＳ１３２）。群定数はたとえば、核分裂断面積である。また、Ｅ＜−ε、すなわち、計数率測定値Ｃｍｊが係数率算出値Ｃｃｊより規定値εを超えて大きな場合、当該未臨界体系を構成する全照射済み燃料を対象として中性子発生率を修正する。（ステップＳ１４１）。群定数あるいは中性子発生率の補正を行った後、再び、ステップＳ１１０の中性子束計算以降を実施する。中性子束計算は、その時点で収納されている全ての照射済み燃料の群定数と体系ジオメトリ、中性子発生率を入力として中性子計算コードにより行う。
【００２３】
相対差Ｅの絶対値が規定値εより小さい場合には、群定数、中性子発生率を修正せず、実効増倍率計算を実施して実効増倍率ｋｅｆｆを算出する（ステップＳ１５１）。次に、算出した実効増倍率ｋｅｆｆと、あらかじめ設定された実効増倍率制限値ｋｅｆｆｌｉｍとの比較、判定を行う（ステップＳ１５２）。具体的には、算出した実効増倍率ｋｅｆｆが実効増倍率制限値ｋｅｆｆｌｉｍより小さくない場合、すなわち大きい場合または等しい場合（ステップＳ１５２  ＮＯ）は、終了とする（ステップＳ１６１）。
【００２４】
算出した実効増倍率ｋｅｆｆが実効増倍率制限値ｋｅｆｆｌｉｍより小さい場合（ステップＳ１５２  ＹＥＳ）は、１体追加収納する場合の新たな実効増倍率ｋｅｆｆの予想値が、実効増倍率制限値ｋｅｆｆｌｉｍ未満であることから、追加収納可能であるので、照射済み燃料１体を新たに収納する（ステップＳ１５３）。照射済み燃料を新たに収納したら、Ｊを１だけ増加させて、ステップＳ１１０の中性子束計算以降を実施する。
【００２５】
以上のような本実施形態に係る未臨界中性子増倍体系内収納方法においては、係数率算出値Ｃｃｊが過大評価の場合には、係数率算出値Ｃｃｊが計数率測定値Ｃｍｊと一致するように群定数を修正するため、この修正した群定数を用いて計算する実効増倍率ｋｅｆｆは修正前と比較して増加し、安全側の評価となる。一方、係数率算出値Ｃｃｊが過小評価の場合には、中性子発生率を修正するため、実効増倍率ｋｅｆｆの計算値は変化しない。このため、常に臨界安全管理上安全側に実効増倍率ｋｅｆｆを求めることができる。
【００２６】
このように、計数率測定値Ｃｍｊに基づいて、群定数または中性子発生率を修正するため、未臨界中性子増倍体系の実効増倍率を精度良く、且つ臨界安全管理上安全側に評価することができる。
【００２７】
［第２の実施形態］
本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本実施形態においては、複数の中性子検出器による計数率測定値が用いられる。図３は、第２の実施形態に係る照射済み燃料の未臨界中性子増倍体系への収納方法の手順を示すフロー図である。
【００２８】
第１の実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態に係る未臨界中性子増倍体系内収納方法においては、中性子束の算出（ステップＳ１１０）から、相対差Ｅの算出と規定値εとの比較、判定（ステップＳ１３１）および、判定結果による群定数の補正（ステップＳ１３２）または中性子発生率の補正（ステップＳ１４１）までのステップは、中性子検出器の数だけ繰り返される（ステップＳ２０２）。この間、それぞれの中性子検出器についての評価における群定数の補正（ステップＳ１３２）の結果、中性子発生率の補正（ステップＳ１４１）の結果は、それぞれ、仮保存される（ステップＳ２３３、ステップＳ２４２）。
【００２９】
次に、それぞれの中性子検出器の場合について、実効増倍率ｋｅｆｆが算出される（ステップＳ１５１）。一通り、すべての中性子検出器の場合について実効増倍率が算出された後に、最も大きな実効増倍率が算出されたケースを選択し、ステップＳ２３３で仮保存された群定数、およびステップＳ２４２で仮保存された中性子発生率を、それぞれ、この燃料本数の体系の群定数および中性子発生率とする（ステップＳ２５１）。この後、追加収納の可否の判定までの手順（ステップＳ１５２、ステップＳ１５３）は、第１の実施形態と同様である。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係る未臨界中性子増倍体系内収納方法においては、複数の中性子検出器の計数率測定値Ｃｍｊにもとづいて、群定数または中性子発生率を修正するため、さらに確実に臨界安全管理上安全側に評価することができる。
【００３１】
［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００３２】
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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