(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料要素の燃焼度の相対的な量を測定する方法であって、
ａ）燃料要素６を原子炉から取り出して、測定位置１２に移送する手順と、
ｂ）その燃料要素６を、中性子束２に曝して、燃料要素内で核分裂を起こす手順と、
ｃ）第一の検出器１１が、この燃料要素から放出されるγ線の全体を検出する手順と、
ｄ）第一の検出器１１によるγ線測定値が所定の第一の限界値を上回った場合、その燃料要素を再び原子炉に送り、この第一の限界値を下回った場合、その燃料要素に対して、ｅ）からｆ）の手順を続ける手順と、
ｅ）第二の検出器８が、その燃料要素から放出される、１ＭｅＶを超える高エネルギーのγ線を検出する手順と、
ｆ）第二の検出器８によるγ線測定値が所定の第二の限界値を上回った場合、その燃料要素を原子炉に送り、この第二の限界値を下回った場合、その燃料要素を、燃料要素の循環サイクルから取り出す手順と、
を有する方法。
【請求項２】
第二の検出器８が、当該の燃料要素から放出される、２ＭｅＶを超える高エネルギーのγ線を検出する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
計数率が少なくとも１０７／秒である第二の検出器８を使用する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
計数率が少なくとも１０８／秒である第二の検出器８を使用する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
第二の検出器８として、シンチレーション計数管を使用する請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
測定位置１２と検出器８の間に、シールドを配備する請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
測定位置１２と検出器８の間に、シールドとして鉛フィルターを配備する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
第一の検出器１１が、燃料要素６のγ線を２秒以内で検出する請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
第二の検出器８が、燃料要素６の高エネルギーのγ線を３０秒以内で検出する請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
第二の検出器８が、燃料要素６の高エネルギーのγ線を１０秒以内で検出する請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
測定位置において、燃料要素６が、水で取り囲まれている請求項１から１０までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
第一の検出器１１によるγ線測定に関する第一の限界値を、原子炉に新しく供給する燃料要素の数に対する原子炉内を一回循環する毎に回収する燃料要素の数の比率に対応する燃料要素が、この限界値を下回るように規定する請求項１から１１までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
第一の検出器１１によるγ線測定に関する第一の限界値を、原子炉内を一回循環する毎に回収する燃料要素の数対原子炉に新しく供給する燃料要素の数の比が１：１０の場合に、燃料要素の中の最大で２０％の燃料要素が、この限界値を下回るように規定する請求項１から１２までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
第一の検出器１１によるγ線測定に関する第一の限界値を、原子炉内を一回循環する毎に回収する燃料要素の数対原子炉に新しく供給する燃料要素の数の比が１：１０の場合に、燃料要素の中の最大で１５％の燃料要素が、この限界値を下回るように規定する請求項１から１２までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１５】
第二の検出器８によるγ線測定に関する第二の限界値を、すべての測定した燃料要素の中の原子炉に新しく供給する燃料要素の数に対する原子炉内を一回循環する毎に回収する燃料要素の数の比率に対応する燃料要素が、この限界値を下回るように規定する請求項１から１４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１６】
第二の検出器８によるγ線測定に関する第二の限界値を、原子炉内を一回循環する毎に回収する燃料要素の数対原子炉に新しく供給する燃料要素の数の比が１：１０の場合に、すべての測定した燃料要素の中の最大で１５％の燃料要素が、この限界値を下回るように規定する請求項１から１５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１７】
第二の検出器８によるγ線測定に関する第二の限界値を、原子炉内を一回循環する毎に回収する燃料要素の数対原子炉に新しく供給する燃料要素の数の比が１：１０の場合に、すべての測定した燃料要素の中の最大で１０％の燃料要素が、この限界値を下回るように規定する請求項１から１５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１８】
請求項１から１７までのいずれか一つに記載の方法を実施する装置であって、
ａ）熱中性子束２を発生する中性子源と、
ｂ）測定対象の燃料要素を固定して、その燃料要素を熱中性子束に曝すための測定位置１２と、
ｃ）その燃料要素６から放出されるγ線の全体を測定することができる第一の検出器１１と、
ｄ）その燃料要素６から放出される、１ＭｅＶを超える高エネルギーのγ線を測定することができる第二の検出器８と、
を有する装置。
【請求項１９】
測定位置１２と第二の検出器８の間に、シールド１０を有する請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
シールド１０として、鉛フィルターを有する請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
第二の検出器８として、シンチレーション計数管を有する請求項１８から２０までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項２２】
計数率が少なくとも１０７／秒である第二の検出器８を有する請求項１８から２１までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項２３】
計数率が少なくとも１０８／秒である第二の検出器８を有する請求項１８から２１までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項２４】
測定位置１２が、少なくとも部分的に水で取り囲まれている請求項１８から２３までのいずれか一つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料要素に関する測定方法、特にペブルベッド型高温原子炉（ＨＴＲ）における燃料要素の燃焼度を求めることができる測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数回通過させる運転中のペブルベッド型ＨＴＲ（ＡＶＲやＴＨＴＲなど）の動作時には、新しい燃料要素を投入する場所を確保するために、循環している燃料要素（ＢＥ）の一定割合を循環サイクルから取り除かなければならない。その際、当然のことながら、核燃料の経済性を良くするためには、出来る限り最も燃焼の進んだ燃料要素を取り出すべきである。そのために、個々の循環している燃料要素を、それぞれ測定する。その際、燃焼度に関する尺度となる物理量を測定する。この場合、測定精度を良くするためには、必ずしもこの量の燃焼度に関する比率ではなくて、大きな測定に対する作用と測定量の良好な再現性が重要である。この量にもとづいて、燃料要素を原子炉の炉心に、場合によってはどの炉心ゾーンに移送して戻すか、或いはそれを取り出すかを決定する。
【０００３】
原子炉の炉心内では、燃料要素内において核燃料から核分裂生成物が生じる核分裂反応が起こっている。個々の燃料要素が、その循環において、原子炉の炉心から球体排出管に到達した場合、更なる核分裂反応は起こらない状態にある。しかし、燃料要素内に存在する核分裂生成物は、放射能を持っており、そこからはγ線が放出されている。様々な燃料要素に関して、通常同じ条件下、例えば原子炉の炉心から燃料要素を取り出してから同じ時間後における、これらの燃料要素から放出され、測定されるγ線の全体は、それらの燃焼度と相関関係がある。
【０００４】
これまで、球形の燃料要素の燃焼度の等級を求めるために、様々な測定方法が使用されてきた。ＡＶＲ（研究用試験炉）では、燃料要素の比較的遅い循環速度（約５００個／日）のために、液体窒素で冷却した半導体検出器を用いて、燃料要素内に存在するＣｓ137 のγ線分光測定が可能である。この測定は、僅かな負担しかかからず、燃焼が進んだ燃料要素では、２０〜４０秒の許容可能な測定時間で、±２％の範囲の測定精度を与える。
【０００５】
ジーメンス社のＨＴＲモジュールや南アフリカのＰＢＭＲなどの最新のモジュール式のペブルベッド型動力炉では、ＡＶＲと比べて、循環速度が非常に速く（一日当り約４０００の燃料要素）、球体排出管における燃料要素の緩和時間が比較的短く（約２日）、その結果このＡＶＲの測定方法は、単に利用可能な測定時間が短いために、そのような原子炉にそのままでは転用することはできない。短い測定時間は、必然的に大きな測定誤差に繋がる。しかしながら、ほんの短い燃料要素の緩和時間のために、Ｃｓ137 の線の評価が明らかにより不正確となる事態は、より重大である。Ｃｓ137 の典型的な６６２ｋｅＶ線の評価が、線が近接することによって著しく妨げられるので、寿命の短い核分裂生成物の高い活動度は、Ｃｓ137 のγ線測定に対して非常に妨害を与える形で作用する。それらは、一方では、Ｎｂ97（実効半減期１６．８時間）の強い６５８ｋｅｖ線、Ｂａ140 （半減期１２．８時間）の弱い６６１ｋｅｖ線及びＩ132 （実効半減期７６．３時間）の強い６６８ｋｅｖ線である。従って、測定したＣｓ137 信号を相応に補正するには、通常非常に負担のかかる測定技術が必要である。従って、速い循環は、短い球体排出管とそれによる球形排出管内での短い滞留時間とともに、Ｃｓ測定の再現性を大きく妨げることとなる。それに対する実際の原子炉での具体的な実績は、未だ存在しない。当業者は、達成可能な精度が非常に異なっていると判断している。しかし、共通の見解として、燃焼が進んだ燃料要素では、平均的な誤差が±１０％を下回ることができないものと考えられている。
【０００６】
従って、相応の当業者の世界では、これに代わって、最新のモジュール式のペブルベッド型動力炉に対して、燃料要素のγ線活動度全体の簡単な測定法が提案されている。しかし、原子炉の炉心内で放射線を浴びた燃料要素のγ線活動度は、炉心から取り出された後でも、大きすぎることのない緩和時間では、寿命の短い核分裂生成物によって支配されている。寿命の長い核分裂生成物の放射線の強度に対する寄与は、実質的に無視することができる。燃焼が進んでいない燃料要素は、原子炉の炉心内で、従ってそれが炉心から出る直前においても、燃焼が進んだ燃料要素よりも高い動力生産能力とそのためより高い（寿命の短い）γ線活動度を有する。燃焼の進んでいない燃料要素と燃焼の進んだ燃料要素間では、測定に対する作用、即ちγ線に関する違いが非常に大きい（燃料要素の緩和時間が平均１ヶ月と比較的長いＡＶＲでは、燃焼の進んでいない燃料要素は、燃焼の進んだ燃料要素よりも依然として約３〜４倍の高いγ線活動度を示す）。この方法は、非常に正確ではないが、非常に簡単に実施できて、異常なまでに速い（測定時間約１秒）。
【０００７】
今日、従来技術として、γ線活動度全体とＣｓ137 放射線の測定の組み合わせを考えることができる。この場合、すべての燃料要素に対して、簡単なγ線測定（例えば１秒）を行う。所定の限界値以下のγ線活動度値を有する、燃焼が進んでいると識別された燃料要素に対してのみ、例えば並行して実施しているＣｓ137 測定の終了を待たせる（約１０秒）。Ｃｓ137 測定の評価後に初めて、目的とする（移送して戻す又は回収する）燃料要素が決定される。
【０００８】
しかし、通常Ｃｓ測定のために長い測定時間を許すこととなる、この組み合わせた方法においても、燃焼の進んだ燃料要素に対して、大きな平均誤差を覚悟しなければならない。これに関して、この分野における当業者の評価は、達成可能な精度が±４％〜±２０％であると言われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明の課題は、ペブルベッド型原子炉の循環動作期間中において、燃料要素の短い緩和時間と短い測定時間で、燃料要素の燃焼度に関する尺度を測定することができる、球形の燃料要素に関する測定方法を提供することである。
【００１０】
更に、この発明の課題は、上記の測定方法を実施するための相応の装置を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の課題は、主請求項にもとづく球形の燃料要素の燃焼度を測定する方法、並びに副請求項にもとづく、この方法を実施するための装置によって解決される。この方法及び装置の有利な実施構成は、それぞれの従属請求項で明らかにされている。
【００１２】
この発明は、球形の燃料要素の燃焼度の絶対値（例えば、％ＦＩＭＡ［初期重金属原子核当りの核分裂数］で）を求める測定方法を示すものではない。更に、この発明は、燃焼が進んでいない燃料要素の燃焼度を検出することを規定するものでもない。これらの燃料要素は、その明らかに大きなγ線活動度のために、簡単なγ線測定によって識別することができる。
【００１３】
この新規性及び進歩性のある方法は、とりわけ簡単なγ線測定によって既に燃焼が進んでいるとランク付けされた燃料要素に対して、特に回収可能か否かに関して、その燃焼度の尺度をより詳しく特定するために規定されたものである。
【００１４】
この発明の対象は、球形の燃料要素の燃焼度に関する尺度を測定する方法であり、前述した方法と同様に、組み合わせた方法と考えられる。原子炉の炉心から取り出した燃料要素に対して、短く簡単なγ線測定を行う。γ線活動度の所定の第一の限界値によって、それにもとづき、測定した燃料要素を燃焼が進んでいない燃料要素と燃焼が進んだ燃料要素とに区分する。燃焼が進んでいると識別された燃料要素に対して、別の測定を行う。この第二の測定は、熱中性子による励起によって、燃料要素内で、より多くの核分裂が起こるほど、燃料要素の燃焼が進んでいないという考えにもとづいている。核分裂反応の間、自発性の硬いγ線が放出される。従って、特に２ＭｅＶを超えるエネルギー領域における、硬いγ線の強度は、同じく燃料要素の燃焼度に関する尺度と見なすことができる。
【００１５】
この場合、この測定方法は、以下の通り進行する。例えば循環系において、燃料要素の球体を、原子炉の炉心から取り出して、測定位置に移送する。そこで、それらを、燃料要素内において核分裂を引き起こす熱中性子束に曝す。核分裂の間に、既に存在する核分裂生成物のγ線活動度以外に、更に所謂自発性の放射線である、硬いγ線が放出されるようになる。この放射線は、平均して核分裂生成物のγ線より高エネルギーである。
【００１６】
第一の測定手順では、第一の検出器を用いて、燃料要素のγ線活動度全体を測定する。この測定は、典型的には非常に高速に（約１秒）行われるが、非常に正確なものではない。この測定は、単に検査対象の燃料要素における燃焼度の第一の評価のために行われる。与えられた原子炉に関して、度数分布が安定した後、γ線活動度全体が一定である燃料要素に関する出現率が得られる。それは、燃料要素を原子炉の炉心から取り出した後のどの時点で測定するか等には依存しない。燃焼度が高い燃料要素は、ほんの僅かな核分裂生成物しか持たず、その結果その生成物から放出されるγ線の活動度は小さい。γ線に関する上限値を設定して、それを上回る場合はいずれも測定した燃料要素を原子炉の炉心に戻すようにした場合、燃料要素に対して、一次選択を行い、それによって、とりわけ更に別の測定の終了を待たせるようにすることができる。例えば、この限界値を、すべての測定した燃料要素の中の最大で２０％が、その測定した活動度が限界値を下回るように設定する。この場合、この２０％だけが、有利には並行して進行する第二の測定の終了を待つこととなる。
【００１７】
この発明による方法の第二の測定手順は、相応の第二の検出器を用いて、燃料要素の硬いγ線だけを検出することである。この場合、この発明による方法は、有利には燃料要素内において核分裂を起こすために、中性子源として、そこに存在する原子炉を使用する。このために適した検出器は、特に高エネルギー、有利には２ＭｅＶを超える放射線を検出することができなければならない。このエネルギーを選択した形の測定には、例えばＮａＩシンチレーション計数管のエネルギー分解能で十分である。また、第二の検出器は、少なくとも１０7 ／秒以上、特に１０8 ／秒以上のγ線全体の計数率で動作可能であることが求められる。
【００１８】
燃料要素内での核分裂生成物の短い緩和時間のために、核分裂生成物のγ線活動度は、通常核分裂のγ線活動度を明らかに上回る。硬いγ線の有効信号が、燃料要素の核分裂生成物のそれほど高エネルギーではないγ線活動度の大ききの活動度と大きく重なり合いすぎないようにするために、複数の解決策を個別に、或いは組み合わせて適用することができる。
１．第二の測定手順に対して、非常に高い計数率で動作可能である、即ち非常に良好な時間分解能を有し、従って短い測定時間でも小さい誤差しか持たない検出器を使用するのが有利である。
２．更に、検出器と燃料要素との間に、特にエネルギーに関して高域通過フィルターとして作用する、従って第二の検出器に到達する低エネルギーのγ線を減衰させる作用を有するシールドを配備することによって、高エネルギーの（硬い）γ線とそれほど高エネルギーでないγ線との比率を、硬い放射線が多くなるように補正することができる。そのようなシールドは、例えば鉛フィルターによって実現することができる。
３．第二の測定が特に正確に行えるように、第二の検出器は、有利にはその最適な動作範囲が、ちょうど対象とする（燃焼が進んだ）燃料要素が放出する放射線値となるように調節する。しかし、このことは、不利には、燃焼が進んでいない燃料要素に対する放射線値が、第二の検出器の最適な動作範囲より明きらかに高くなるということを意味する。しかし、第二の検出器が損傷する可能性を回避するために、複数の措置を講じることができる。特に、燃焼が進んでいない燃料要素の測定時に、第二の検出器に負荷がかからないようにするのに適した別のシールドを配備することができる。さもなければ、燃焼が進んでいない燃料要素の測定時に、第二の検出器を無効化するものであり、それは、第一と第二の測定を順番に行うことによって、特に簡単に実現することができる。
４．燃料要素内に励起される核分裂の数は、中性子束（測定フラックス）が増大するのに応じて増加する。従って、出来る限り多くの熱中性子束を燃料要素の測定位置に向けるためには、中性子源として、特に本来の原子炉の炉心が適している。しかし、基本的には、別の中性子源も適している。
５．有利には、測定位置を水で取り囲む。そうすることによって、臨界未満の測定構造の反応度が向上されて、核分裂によって放出された中性子が、出来る限り多く別の核分裂に利用されるようになる。測定対象の燃料要素自体は、その核燃料とともに、この構造の反応度に影響を与える。それは、測定に対する作用を強化することとなる。
６．これに代わって、第二の測定に関する精度を改善するために、第二の検出器を複数配備することも可能であり、その際それらの並行して検出した計数結果を合算する。
７．更に、複数の測定位置において、複数の燃料要素を、同時に並行して測定するものと規定することができる。循環サイクル数を変更することなく、各測定に対して、複数の測定時間を提供可能であり、そのことは、通常測定の精度に有利に作用する。
８．基本的に、核分裂生成物のγ線は、その緩和により、時間とともに減少するが、励起された核分裂によるγ線は、それに影響されることはないので、有利には燃料要素が原子炉の炉心から出てからそれが測定されるまでの時間（中間時間）を延長することもできる。しかし、このことは、不利には費用のかかる構造的な変更又は都合の悪い原子炉操作を誘発することとなる。
【００１９】
この発明にもとづく方法によって、燃料要素の燃焼度の尺度に関する非常に正確な情報（誤差が僅かに約１〜２％）を簡単に得ることができる。従って、この方法は、特に高温原子炉（ＨＴＲ）内を循環する燃料要素を原子炉の循環サイクルから取り出すべきか、或いは再び原子炉の炉心に戻すべきかの決定を行うのに適している。この場合、この方法は、有利には以下の通り、この決定を下すのを支援する。
ａ）燃料要素を、原子炉から取り出して、測定位置に移送する。
ｂ）その燃料要素を、熱中性子束に曝す。
ｃ）第一の検出器が、その燃料要素から放出されるγ線を検出する。
ｄ）所定の第一の限界値を上回った場合、その燃料要素を、直ぐに原子炉に再び送り、この限界値を下回った場合、この燃料要素に対して、ｅ）からｆ）の手順を続ける。
ｅ）第二の検出器が、燃料要素から放出される、１ＭｅＶを超える高エネルギーのγ線を検出する。
ｆ）所定の第二の限界値を上回った場合、その燃料要素を、原子炉に送り、この限界値を下回った場合、その燃料要素を、燃料要素の循環サイクルから取り出す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下において、実施例と図面を用いて、この発明の対象をより詳しく説明するが、それによって、この発明の対象が制限されるものではない。
【００２１】
ここでは、この発明による方法は、一つの装置において、以下の通り実施される。
【００２２】
原子炉の炉心から取り出された測定対象の燃料要素６は、所定の測定位置１２に運ばれて、そこで熱中性子束２に曝される。燃料要素内では、燃焼度又は燃料要素６内に依然として含まれる核燃料に依存して、核分裂が起こり、その強度を、測定により検出する。この場合、測定量は、この測定により生じた核分裂生成物から核分裂反応直後に放出される硬い高エネルギーのγ線である（自然放射）。この場合、この硬いγ線のエネルギーは、燃料要素内に存在する核分裂生成物から放出されるγ線よりも平均して高いことを利用する。これによって、エネルギー選択型のγ測定器によって、硬い高エネルギーのγ線を検出することができる。好適な検出システムは、例えばそのエネルギー分解能が、それに対して十分である、高い時間分解能を持つ高分解能のシンチレーション計数管８である。
【００２３】
測定対象の硬いγ線の領域内に該当する、燃料要素内の核分裂生成物のγ線の僅かな高エネルギー成分は、測定対象の燃料要素のγ線全体が、同じく燃焼度に依存する、即ち同じ形態で生じるので、測定精度に大きな影響を与えること無く測定することができる。燃焼度が高い程、核燃料成分が少なくなり、測定による核分裂活動が小さくなり、硬いγ線が少なくなり、しかし燃料要素の活動度全体も小さくなる（測定方法としての燃料要素のγ線全体を簡単に測定する手段は、既に初めに述べた通り示されている）。
【００２４】
この新しい方法の原理は、これまでに挙げた二つの特徴によって明らかにされている。この方法の主要な難点は、燃料要素のほんの短い緩和時間（典型的には２日）のために、そのγ線活動度が非常に大きく（妨害信号）、この信号と比べて、有効信号としての硬いγ線は、完全に背景に隠れてしまうことである。それにも係らず、前述した所望の測定精度を達成するためには、即ち短い測定時間で、計数の統計から十分に多くの数の有効計数を集積するためには、この方法の以下における別の特徴が、同じく非常に重要である。
【００２５】
非常に高い計数率で処理可能である、即ち非常に良好な時間分解能を有するγ線測定器８（第二の検出器）を使用する。この測定機器８と測定対象の燃料要素６間に有るシールド１０を、この測定機器が、燃焼が進んだ燃料要素、即ち放射が比較的弱い燃料要素において、ほぼその最大計数能力範囲で動作するように設計する。この場合、この第二の測定器８では、もはや放射がより強く、まだ十分に燃焼が進んでいない燃料要素を測定することはできない。しかし、これらは、既に記載した組み合わせ方法の範疇において、第一の測定器１１を用いた簡単なγ線測定によって識別されている。
【００２６】
燃料要素６と測定機器８（第二の検出器）の間に必要なシールド１０は、エネルギーフィルターとして出来る限り大きな作用を達成する（有利には硬いγ線を通過させる）ために、鉛で実現されている。
【００２７】
この測定に関する核燃料の消費は、測定時間が短いために、中性子束（測定フラックス）が非常に高い場合でも、完全に無視することができる。従って、この方法の測定精度を良くするためには、出来る限り高い測定フラックスで処理可能であることである。そのために、外部の中性子源を使用せずに、有利には中性子供給源として、原子炉の炉心自身を使用する。それには、原子炉は、研究用試験炉、例えばユーリッヒ研究所のＤＩＤＯ炉と同様に、「熱中性子柱」２、即ち出来る限り原子炉の炉心中心の高さで、半径方向に連続して延び、出来る限り原子炉容器によってのみ中断される、側方の反射体と生体シールドの外面との間に有る黒鉛接続体を有する。この黒鉛体の外側前面の直前に、測定位置１２が有る。更に、この測定位置１２は、有利には水４によって取り囲まれている。そうすることによって、臨界未満の測定構造の反応度が、高められて、核分裂によって放出された中性子が、出来る限り多く別の核分裂に利用されることとなる。測定対象の燃料要素自体は、その核燃料成分とともに、この構造の反応度に影響を与える。それは、測定に対する作用を強化することとなる。
【００２８】
実際の実施形態に関して、測定位置１２は、有利には球体装入設備３の構造物内に収納されており、いずれにせよ、そこに球体が留め置かれる。この場合には、特に球体移送転換器が適しており、それを用いて、測定済みの球体を所望の行き先（球体を積み上げるか、球体を回収するか）に振り分けるものである。更に、この移送転換器を（「熱中性子柱」の前で）原子炉の炉心中心の高さに配置することは、球体排出管の下方の終端領域から球体を積み上げるための一本の運搬用移送管（又は複数の移送管）の上方の転回点までの球体の高さ方向における長い移送路を二つの部分区間に分けることとなり、そのようにして個々の圧力による球体移送工程を小さい移送用ガス圧とガス量で済ますとい利点を提供する。
【００２９】
測定構造全体には、測定構造を取り囲む生体シールド５、並びに別のγ線検出器１１が付属している。この検出器は、それが、（例えば、炉心を通過した後の）燃焼が進んでいない燃料要素の場合に、測定位置１２において高い計数率で動作するように配置されている。この検出器１１を用いて、初めに述べた組み合わせ方法の範疇において、そのγ線活動度に関して、測定位置を通過するすべての燃料要素（及びそれ以外の球体）を測定する。この検出器１１の測定結果が、所定の限界値を上回った場合、測定した燃料要素は、未だ十分に燃焼しておらず、第二の測定を更に待つことなく、原子炉の炉心に移送して戻される。また、限界値を下回った場合、検出器８を用いた燃料要素の測定が終了するまで待たされて、その後ようやく、球体の行き先（回収するか、移送して戻すか）が決まる。これは、またもや測定結果を別の限界値と比較することによって行われる。限界値を下回った場合、燃料要素は回収される。
【００３０】
これらの二つの限界値は、多数（例えば３００個）の前もって測定した燃料要素による測定結果の度数分布から算出することができる。この数は、その分布曲線より下の面積に等しい。限界値を算出するために、測定値目盛上で、分布曲線下の面積を所定の数値比率に分ける数値を求める。例えば、測定したすべての燃料要素の中の２０％を、第二の検出器８を用いても測定するものと規定した場合、第一の検出器１１の測定結果の分布曲線下の面積を２：８の比率で分けるようにする。この場合、すべての測定結果の中の２０％は、第一の限界値以下に有る。ここで、更に原子炉は１：１０の運転方式で動作する、即ち新しく供給される燃料要素につき、１０回循環させるものと、従って（いずれにせよ、期限をより長くした方法においても）１０回循環した燃料要素の中の一つを回収しなければならいと、即ち回収率が１０％であると仮定した場合、第二の検出器８による測定結果の度数分布において、分布曲線下の面積を同じ大きさに二分する値を求める。測定結果が、この第二の限界値以下に該当する燃料要素を回収する。この場合、１：１０の運転方式で求められるものと同じく、回収率は１０％である。度数分布及びそれを用いた限界値計算も、各燃料要素の測定後に更新することができる。原子炉の出力が変化した場合、測定結果は、その処理前に、新しい出力のそれ以前の出力に対する比率を乗算される。
【００３１】
第二の検出器１０が、電源投入状態において、γ線による過飽和のために、損傷を受ける可能性がある場合、有利には二つの測定を並行して開始するのではなく、先ずは第一の検出器１１を用いて、γ線だけを測定する。その測定結果が第一の限界値を下回った場合のみ、例えば第二の検出器８の動作電圧を投入する。
【００３２】
また、必ずしも図示した通りに、測定構造を生体シールド１の前に配置する必要があるという訳ではないことを補足したい。それは、生体シールドの窪み内に収容することも可能である。そうすることによって、「熱中性子柱」が短縮されるとともに、測定フラックス２がより大きくなる。その上に、場合によっては、原子炉の圧力容器の外側で直に測定することができる。その場合、当然のことながら、第二の検出器８は、より強く原子炉の炉心によるγ線に曝されることとなる。しかし、より高い測定フラックス２は、この方法の精度のためには重要であり、その場合、一定のバックグラウンドでのγ線が測定されることを、それが支配的でない限り甘受しなければならない可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明による方法を実施するための装置の一つの実施構成の水平断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１    原子炉（生体シールドの外面）
２    熱中性子束を伴う熱中性子柱（黒鉛）
３    球体用導管
４    水タンク
５    生体シールド
６    測定位置における燃料要素
７    検出器の交換用パッキン
８    高い時間分解能を持つ、エネルギー選択型の第二のγ線検出器
９    計数処理への接続ケーブル
１０    例えば鉛から成る、検出器シールド及びエネルギーフィルター
１１    第一のγ線検出器
１２    燃料要素の測定位置への固定器を有する（模式的な）循環設備の構成部品
【図１】
0004607858.tif 000002