破損した燃焼燃料の臨界安全評価; 構造材の影響

Criticality safety evaluation of damaged burned nuclear fuel; Effect of structural materials

大久保 清志; 須山 賢也; 鹿島 陽夫; 外池 幸太郎 ; 高田 友幸*

Okubo, Kiyoshi; Suyama, Kenya; Kashima, Takao; Tonoike, Kotaro; Takada, Tomoyuki*

東京電力福島第一原子力発電所の廃炉において破損燃料を取出す際には、臨界安全評価が必要である。2012年春の学会発表では破損燃料中の含水率の変動が中性子増倍率に大きな影響を与えることを示した。今回は破損燃料に混入していると予想される各種構造材(ジルカロイ2,鉄,コンクリート)の中性子増倍率に与える影響を示す。前回は含水率をパラメータとして臨界計算を行ったが、本発表では水が構造材に置き換わっていく際の中性子増倍率の変化を評価した。破損燃料中の水を鉄に置き換えた場合、最も無限増倍率が減少する。ジルカロイ2は鉄に比べ吸収断面積が小さいので減少度合いは鉄に比べ緩やかであるが、置き換える体積割合が100%になると鉄の場合とほぼ一致する。コンクリートの場合、増倍率の減少は鉄・ジルカロイ2に比べはるかに小さい。これはコンクリートに含まれる水素の減速効果によるものであり、コンクリートが混合した燃料の取り扱いには注意が必要である。また、構造材を反射体とした場合の効果についても評価を行った。

Criticality safety analysis is necessary for the damaged-fuel handling in the Fukushima Daiichi NPP decommissioning. This presentation show influence of structural materials such as Zry-2, Fe, concrete expected to be present in the damaged fuel. Multiplication factor (kinf) decreases most by replacing moisture, in the damaged fuel, with iron. Replacement of all moisture with Zry-2 gives the same influence as iron, although decrease rate of kinf is lower because of the smaller absorb cross section of Zry-2. Concrete has much less influence due to the neutron moderation by hydrogen contained in concrete, which calls attention on handling of the concrete-fuel mixture. Effect as reflector of the materials is also evaluated.