Passive spectrometry of low-volatile FPs for accountancy of special nuclear material in molten core material of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant; Detectability of leakage -ray and fundamental characteristics of U-Ce/Eu compound

福島第一原子力発電所の溶融炉心物質中核物質計量のための低揮発性FPパッシブスペクトロメトリー

富川 裕文; 相楽 洋*; 芝 知宙*; 石見 明洋 ; 逢坂 正彦  ; 綿引 優; 久野 祐輔

Tomikawa, Hirofumi; Sagara, Hiroshi*; Shiba, Tomooki*; Ishimi, Akihiro; Osaka, Masahiko; Watahiki, Masaru; Kuno, Yusuke

福島第一原子力発電所1, 2及び3号機(1F1, 1F2及び1F3)の溶融炉心燃料の計量管理については、現地測定への適用性の観点で様々な技術の評価が行われている。その中の一つの技術として、低揮発性FPのパッシブスペクトロメトリーのフィージビリティスタディが、TMI-2の経験を参考に実施されてきている。これまで、1F1, 1F2及び1F3の炉心燃料中のアクチニドとFPの相関関係に関する研究、軸方向の中性子スペクトル, ボイド率, 燃焼度, BWR燃料特有の濃縮度分布の感度、球状モデルの溶融炉心燃料から漏えい線を考慮した検討を実施してきている。今回、炉心燃焼計算から導出される核燃料物質(SNM)とFPとの比とともにSNMの定量に利用する低揮発性FPから放出する高エネルギー線の放射能量について、仮想収納缶からの漏えい線を数値シミュレーションにより評価した。また、過酷事故を模擬したある雰囲気及び温度における核物質に随伴するランタノイドの高温下での化学的安定性について調査した結果について紹介する。

For nuclear material accountancy of molten core material in Fukushima Daiichi Nuclear Power Station units 1, 2 and 3 (1F1, 1F2 and 1F3), a variety of technologies are being evaluated from the viewpoint of applicability for in-situ measurement. For one of the technologies, a feasibility study of passive spectroscopy of low-volatile fission products (FPs) has been performed by reviewing TMI-2 experience, and studying the correlation of actinides and FPs inventory in the cores of 1F1, 1F2 and 1F3, considering the sensitivity of axial neutron spectrum, void, burnup, enrichment distribution unique to BWR fuel, and leakage -ray from molten core materials sphere model. In this paper, numerical simulation of leakage -ray from molten core materials in a hypothetical canister is dealt with for determination of radioactivity of low-volatile high-energy emission FPs, which could be utilized for special nuclear material (SNM) quantity estimation coupled with SNM/FPs ratio derived from core inventory calculations. This paper also presents the summary of survey results of high-temperature chemical stability of lanthanides coexisting with nuclear material in a certain atmospheres and temperatures simulating severe accident.