Feasibility study of spectroscopy of low-volatile FPs for special nuclear material accountancy in molten core material

不揮発性FPスペクトロスコピーによる溶融炉心燃料の核物質計量のフィージビリティスタディ

相樂 洋; 富川 裕文; 綿引 優; 久野 祐輔

Sagara, Hiroshi; Tomikawa, Hirofumi; Watahiki, Masaru; Kuno, Yusuke

TMI-2で用いられた核物質計量技術をレビューし、不揮発性FPのスペクトロスコピーによる核物質計量フィージビリティスタディを数値解析により実施した。核物質のうちPu量について、濃縮度、燃焼度、中性子スペクトル、出力密度のパラメータに対する感度解析を行った。PWRであるTMI-2と比較すると、BWR燃料は軸方向上で幅広い中性子スペクトルと複数照射サイクル燃料集合体があり、中性子捕獲反応を通じて生成されるFP蓄積量はよりばらつく傾向を示した。結果として、測定起因誤差を除くインベントリー分析の範囲では、燃焼度依存のEu/Pu比によるPuは15-18%の不確実性で推定が可能であり、Ce/Pu比によるPuはCeからの線が検出できる10年間程度以内ではあるが、20%程度の不確実性で推定が可能である。最後にパッシブスペクトロスコピーのシステムイメージと、今後の計画として模擬デブリを用いた測定と自己遮へい補正について紹介した。

Reviewing the technologies applied to TMI-2, feasibility study of spectroscopy of low-volatile FPs for special nuclear material accountancy in molten core material or debris has been performed numerically, and the sensitivity of low-volatile FP nuclides on fuel contents, especially Pu, was studied with parameters of typical BWR fuel such as enrichment, burnup and neutron spectrum, heat density. Comparing TMI-2, a PWR reactor, broader neutron spectrum axial profile and irradiation cycle complexity of typical BWR fuel assemblies make more variance in the accumulation of daughter nuclides by neutron capture reactions. As results, Pu quantification, by burnup dependent Eu/Pu index has accuracy of 15-18% in 1-sigma level mainly affected by burnup uncertainty, and Pu quantification by Ce/Pu has accuracy of 20% as long as Ce released photon could be observed within 10 years, within the scope of inventory survey except for measurement uncertainty. Finally systematic image of fuel quantification by passive spectroscopy and, as future study, FPs quantification by passive measurement tests by mockup debris measurement with self-attenuation correction are introduced.