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Volume measurement system for plutonium nitrate solution and its uncertainty to be used for nuclear materials accountancy proved by demonstration over fifteen years

硝酸プルトニウム溶液の液量測定システム及び15年以上の実証運転により証明された計量管理のための測定の不確かさ

細馬 隆  

Hosoma, Takashi

日本原子力研究開発機構のプルトニウム転換技術開発施設では、浸漬管を持つ計量槽に貯蔵された硝酸プルトニウム溶液の高精度液量測定システムを15年以上にわたり開発・実証してきた。実証運転中の校正試験の結果から、現実的に達成・維持が可能な測定の不確かさ(1$$sigma$$)は0.1%(系統的性質)及び0.15%(偶然)未満であることを証明した。これは国際的に認知されている現在の値の半分であった。また、測定した溶液密度と分析によって求めた溶液密度の差(1$$sigma$$)は0.002g$$cdot$$cm$$^{-3}$$未満であることを証明した。これらの不確かさは、計量槽の長期間の使用の影響を含んでいる。測定システムは、高精度の差圧変換器と校正用重錘型圧力計,定期的零点調整のためのシーケンス制御弁,圧力変動減衰のためのダンパー及び測定バイアスを補正するための手順等から構成される。本シーケンスはまた、汚染を発生させずに安全に保守作業を行うためにも有効であった。差圧変換器の寿命は15年以上と評価された。この資料では、液量及びプルトニウム重量測定の原理及び枢要点,測定バイアスと補正,高精度の圧力測定システム,保守及び診断,運転経験、及び測定の不確かさの評価について紹介する。

An accurate volume measurement system for plutonium nitrate solution stored in an accountability tank with dip-tubes has been developed and demonstrated over fifteen years at Plutonium Conversion Development Facility of Japan Atomic Energy Agency. It was proved, as a result of calibrations during the demonstration, that measurement uncertainty practically achieved and maintained was less than 0.1% (systematic character) and 0.15% (random) as one sigma which was half of the current target uncertainty admitted internationally. It was also proved that discrepancy between measured density and analytically determined density was less than 0.002 g$$cdot$$cm$$^{-3}$$ as one sigma. These uncertainties include effects by long term use of the accountability tank where plutonium throughput is six ton. The system consists of high precision differential pressure transducers and a dead weight tester, sequentially controlled valves for periodical zero adjustment, dampers to reduce pressure oscillation and a procedure to correct measurement biases. The sequence was also useful to carry out maintenances safely without contamination. Longevity of the transducer was longer than 15 years. Principles and essentials to determine solution volume and weight of plutonium, measurement biases and corrections, accurate pressure measurement system, maintenances and diagnostics, operational experiences, evaluation of measurement uncertainty are introduced.

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