パルス中性子源を利用した中性子共鳴濃度分析法の開発,2; 溶融核燃料中核物質測定のためのD-Tパルス中性子源の設計研究

Development of the neutron resonance densitometry using a pulsed neutron source, 2; Design study of a D-T pulsed neutron source for nuclear material quantification in melted fuel

高峰 潤 ; 呉田 昌俊   ; 原田 秀郎   ; 北谷 文人  ; 小泉 光生 ; 土屋 晴文 ; 飯村 秀紀  

Takamine, Jun; Kureta, Masatoshi; Harada, Hideo; Kitatani, Fumito; Koizumi, Mitsuo; Tsuchiya, Harufumi; Iimura, Hideki

東京電力福島第一原子力発電所の解体・更地化のプロセスにおいて、溶融核燃料中の核物質の計量管理を求められる可能性があるが、その定量技術は未だ存在しない。そこで、日本原子力研究開発機構では、溶融燃料の定量技術として、中性子共鳴濃度分析法を提案した。本手法は、溶融燃料に連続エネルギー中性子を透過させ、測定結果から得られる共鳴吸収ピークから、溶融燃料中の核物質を定量するものである。本システムを開発するために小型D-T核融合パルス中性子発生管を用いたプロトタイプシステムを来年度製作する予定である。本システムにおいて現実的な時間内で十分な定量精度を得るためには、中性子ビームをできるだけ高強度・高時間分解能となるように最適な減速材等の形状・材質・配置を決定する必要がある。そこで、モンテカルロコードMCNP5を用いて、本システムに適していると考えられる数種類の減速材体系について、中性子スペクトル及び時間依存特性を評価した。その結果、本システムに適した材料及び配置についての知見が得られたので報告する。

In the process of dismantlement and reclamation of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, accounting for and control of nuclear material (NM) in the melted fuel (MF) may be demanded. In Japan Atomic Energy Agency (JAEA), The Neutron Resonance Densitometry (NRD) is proposed. In this method, continuous-energy neutrons are transmitted through NM in MF. And quantity of NM in MF is fixed using neutron resonance absorption peaks derived from measurement results. The prototype system using a compacted D-T fusion pulsed neutron source will be produced in next fiscal year. For getting enough Fixed-quantity precision using this system, it is important to decide arrangement, materials and shapes as high intensity and time resolution as we can. About several kinds of moderator system assumed to be suited for the system, Neutron spectrums and time dependent characteristics were evaluated using MCNP5. Knowledge about the configuration parameters derived from these results will be showed.