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「常陽」原子炉容器内構造物の放射化量と$$gamma$$線量率分布の測定評価

Measurement and analysis of in-vessel component activation and $$gamma$$ dose rate distribution in Joyo

伊東 秀明; 前田 茂貴; 内藤 裕之; 秋山 陽一; 宮本 一幸; 芦田 貴志; 野口 好一; 伊藤 主税; 青山 卓史

Ito, Hideaki; Maeda, Shigetaka; Naito, Hiroyuki; Akiyama, Yoichi; Miyamoto, Kazuyuki; Ashida, Takashi; Noguchi, Koichi; Ito, Chikara; Aoyama, Takafumi

「常陽」では、計測線付実験装置の試料部が変形して原子炉容器内の炉内燃料貯蔵ラックから突き出て炉心上部の機器等と干渉しており、「常陽」を再起動するためには、炉心上部機構(UCS)を交換することが不可欠である。そのためには、30余年の使用期間中に放射化し、線量率が数百Gy/hに達するUCSを炉容器内から取り出すための大型キャスクの製作が必要である。炉心から約1.5m上方のUCSの中性子照射量の計算精度を考慮して約1桁の設計裕度を見込むと、キャスクの総重量が取扱いクレーンの最大荷重100トンを超過する約160トンとなり、設備改造や復旧経費の増加が予想された。このため、海外でも実施例の少ない炉容器内の$$gamma$$線量率を実測して計算誤差にかかわる設計余裕を低減することによりキャスク遮へい厚さを削減することとした。実機で想定される広域の線量率をカバーし、約200$$^{circ}$$Cの高温環境に耐える$$gamma$$線量率測定装置を製作し、$$^{60}$$Co校正照射施設で$$gamma$$線検出器の校正曲線及び温度特性を確認した。炉容器内の他の構造物や集合体の放射線の混成場を考慮して評価するため、UCSと検出器の相対位置やナトリウムの液位を変えた条件で詳細な線量率分布を測定し、解析値で内挿することによりC/E:1.1$$sim$$2.4に評価精度を高めた。上記の結果を反映することによりUCS交換キャスクの遮へい厚さを削減でき、総重量を100トン未満とできる見通しが得られたことから、設備改造を要することなくUCS交換が可能となった。

The in-vessel $$gamma$$ dose rate was measured in the experimental fast reactor Joyo to evaluate the activation of reactor structural components and the radiation exposure of the fiber scope used for in-vessel visual inspection. The measurement system, which requires a wide sensitivity range and high durability in a high-temperature environment, was specifically developed for use in the sodium cooled fast reactor. Using this system, the in-vessel $$gamma$$ dose rate with cooling times of 450 and 720 days after reactor shutdown was measured in Joyo, which has been operated for 71,000 hours over approximately 30 years. The $$gamma$$ dose rate was calculated using QAD-CGGP2 code with the $$gamma$$ source intensity obtained by the ORIGEN2 code. The neutron flux used as input to the ORIGEN2 was evaluated by the Joyo dosimetry method. The ratio between the calculated and experimental values ranged from 1.1 to 2.4, confirming the accuracy of $$gamma$$ dose rate and component activation calculation.

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