Computed tomography neutron detector system to observe power distribution in a core with long neutron flight path

長い中性子飛程を持つ炉心における出力分布測定のためのCT技術に基づく中性子検出器システム

深谷 裕司   ; 沖田 将一朗  ; 中川 繁昭  ; 後藤 実  ; 大橋 弘史 

Fukaya, Yuji; Okita, Shoichiro; Nakagawa, Shigeaki; Goto, Minoru; Ohashi, Hirofumi

中性子飛程の長い炉心に移動検出器を用いた出力分布測定システムを提案した。高温ガス炉と高速炉は、軽水炉とは異なり中性子飛程が長く、炉心の中心にある燃料集合体からの中性子が遠く離れた検出器に到達する。この特性を利用すると、X線CTと同様に、少ない検出器を移動することで出力分布を測定できる。小型炉の場合、出力分布は炉外検出器のみで測定できる。大型炉で炉内検出器で出力分布を測定する場合、材料健全性に関する温度環境など制約で検出器の配置が炉内位置で制限される場合でも測定が可能である。成立性に関しては、高温ガス炉炉心と検出器応答を数値的に模擬することにより確認した。本手法は、高温や照射による損傷が大きいため、炉心内検出器を継続的に配備することが困難な高温ガス炉と高速炉の炉心における出力分布測定に資することが期待できる。

A power distribution monitoring system by using a moving detector for a core with a long neutron flight path has been proposed. High Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR) and Fast Reactor (FR) has a long neutron flight path and the neutrons reach to detector far from fuel assembly in the center of the core unlike Light Water Reactor (LWR). By using the feature, power distribution can be observed with a few detectors by moving the detector and computed tomography technology similar to X-ray Computed Tomography (CT). For a small-sized core, the power distribution can be evaluated only by an ex-core neutron detector. For a large-sized core with inner detectors, the power distribution can be observed with a small number of in-core detectors even if the deployment is limited due to material integrity conditions such as temperature environment. The feasibility is numerically confirmed by simulations of the HTGR core and its detector response. It is expected to observe the power distribution in the core of HTGR and FR, which is difficult continuously to deploy in-core detectors because of high temperature and/or high irradiation damage.