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Monte Carlo N-Particle eXtended (MCNPX) simulation for passive neutron measurement of fuel debris at Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants

福島第一原発における燃料デブリへのパッシブ中性子測定に関するモンテカルロシミュレーション

長谷 竹晃; 中島 真司; 小菅 義広*; 白茂 英雄; 浅野 隆

Nagatani, Taketeru; Nakajima, Shinji; Kosuge, Yoshihiro*; Shiromo, Hideo; Asano, Takashi

福島第一原子力発電所では、2011年3月の炉心溶融事故により、炉内に燃料デブリが発生している。燃料デブリは、マイナーアクチニド、核分裂生成物、中性子吸収剤等を含んでいることから、従来の計量管理・保障措置分野に適用されている自発核分裂性核燃料物質を定量するパッシブ中性子法の適用が困難である。このため、我々は、Differential Die-away Self-Interrogation法やPassive Neutron Albedo Reactivity法のような誘発核分裂性核燃料物質の定量に着目したパッシブ中性子法が燃料デブリへの適用性が高いと考え、その概念をまとめ、前回の米国核物質管理学会にて報告した。我々は、これらの測定技術の燃料デブリへの適用性をより詳細に評価するため、モンテカルロ・シミュレーション・コードを用いた燃料デブリ中の中性子挙動の評価を行った。本評価にあたっては、福島第一原子力発電所で発生した燃料デブリの性状が明らかになっていないため、スリーマイル島原子力発電所事故の燃料デブリや貯蔵容器の情報を基に製作したソースタームを用いた。本稿では、シミュレーションによるパッシブ中性子法の燃料デブリへの適用性評価結果について、報告する。

Meltdown of the reactor cores of Units 1-3 occurred at Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants (1F). Fuel debris at 1F contains minor actinides and fission products and neutron absorber. These materials make it difficult to quantify fertile nuclear materials in fuel debris by the conventional passive neutron technique. We consider that DDSI and PNAR which focused on fissile material are promising techniques to quantify the nuclear materials in the fuel debris. A concept of application of these techniques to fuel debris measurement was investigated and presented at the last INMM annual meeting. In order to evaluate the applicability of these techniques to fuel debris measurement, we investigated the neutron behavior in the fuel debris by using MCNPX simulation code. Because property of fuel debris is not clear, source term data used were prepared by referring TMI data. This paper provides results of MCNPX simulation for fuel debris measurement at 1F with passive neutron techniques.

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