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Evaluation technology for burnup and generated amount of plutonium by measurement of xenon isotopic ratio in dissolver off-gas at reprocessing facility (Joint research)

再処理オフガス中のキセノン同位体比測定による燃焼度及びプルトニウム量の評価技術(共同研究)

岡野 正紀; 久野 剛彦; 高橋 一朗*; 白水 秀知; Charlton, W. S.*; Wells, C. A.*; Hemberger, P. H.*; 山田 敬二; 酒井 敏雄

Okano, Masanori; Kuno, Takehiko; Takahashi, Ichiro*; Shirozu, Hidetomo; Charlton, W. S.*; Wells, C. A.*; Hemberger, P. H.*; Yamada, Keiji; Sakai, Toshio

使用済燃料のせん断及び溶解時に発生するオフガス成分の1つであるXeの同位体比は、おもに原子炉内での核反応の進行度に依存し、燃料の特性と相関を持つことが知られている。ロスアラモス研究所では、再処理施設から大気中に放出されたオフガス中のXe同位体比を測定することにより、燃料特性(炉型,燃焼度,核種組成等)に関する情報を算出できる解析コード(NOVA)を開発してきた。Xe同位体比測定とNOVAにより、処理した使用済燃料の炉型,燃焼度及びPu量を評価する技術が確立できれば、再処理施設の遠隔監視等が可能となり、保障措置技術の一つのオプションとして期待できる。しかしながら、再処理工程内のオフガス中のXe同位体比の実測データによるNOVAの検証はなされていない。本件では、東海再処理施設の溶解オフガス中のXe同位体比を測定し、NOVAを用いて、使用済燃料の燃焼度及びPu量の評価手法としての可能性を確認した。この結果、BWR燃料であることが推定され、発電所側から示された燃焼度と-3.8%$$sim$$7.1%で一致した。Pu量は、燃焼度からORIGENコードを用いて計算した値と-0.9%$$sim$$4.7%の差で一致した。

The amount of Pu in the spent fuel was evaluated from Xe isotopic ratio in off-gas in reprocessing facility, is related to burnup. Six batches of dissolver off-gas at spent fuel dissolution process were sampled from the main stack in Tokai Reprocessing Plant during BWR fuel reprocessing campaign. Xenon isotopic ratio was determined with GC/MS. Burnup and generated amount of Pu were evaluated with Noble Gas Environmental Monitoring Application code (NOVA), developed by Los Alamos National Laboratory. Inferred burnup evaluated by Xe isotopic measurements and NOVA were in good agreement with those of the declared burnup in the range from -3.8% to 7.1%. Also, the inferred amount of Pu in spent fuel was in good agreed with those of the declared amount of Pu calculated by ORIGEN code in the range from -0.9% to 4.7%. The evaluation technique is applicable for both burnup credit to achieve efficient criticality safety control and a new measurement method for safeguards inspection.

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