Measurement of spent nuclear fuel burn-up using a new H method

新しいH法を用いた使用済燃料燃焼度の測定

名内 泰志*; 佐藤 駿介*; 早川 岳人*; 木村 康彦; 須山 賢也; 鹿島 陽夫*; 二上 和広*

Nauchi, Yasushi*; Sato, Shunsuke*; Hayakawa, Takehito*; Kimura, Yasuhiko; Suyama, Kenya; Kashima, Takao*; Futakami, Kazuhiro*

水素の中性子捕獲反応による2.223MeVの線を高純度ゲルマニウム(HPGe)検出器を用いて検出するH法によって使用済核燃料からの中性子測定を行った。この2.223MeVの線の検出は、7桁も高い核分裂生成物(FP)からの線に強い影響を受ける。FPからの強いを遮蔽するために、ポリエチレンブロックをコリメータの軸上に置くとともに、HPGe検出器をコリメーターの軸から外して設置した。この体系によって検出器はFPからの強い線から遮蔽され、ポリエチレンブロック中のH反応によって2.223MeVの線が測定できる。測定された2.223MeVの線の計数率は、燃焼崩壊計算により見積もられた核種組成、主にはCmによるものと、統計誤差の範囲内で想定される値と一貫性のある値となる。このことから、H法は、使用済核燃料集合体からの中性子漏洩数の定量化に適用可能であり、集合体の燃焼度の確認に適用可能であると考えられる。

Measurement of neutrons from spent nuclear fuel is performed in this study using the H method, which detects 2.223 MeV rays from neutron capture reaction of hydrogen using a highly pure germanium (HPGe) detector. The detection of the 2.223 MeV ray is affected by intense ray emission from fission products (FPs) because the emission rate of rays from the FP is seven orders of magnitude higher than the emission rate of neutrons. To shield the intense ray from the FP, the HPGe detector is placed off the axis of a collimator, whereas a polyethylene block is placed on the axis. In this geometry, the detector is shielded from the intense rays from the FP, but the detector can measure 2.223 MeV rays from the H reactions in the polyethylene block. The measured count rate of the 2.223 MeV rays is consistent with the expected rate within the statistical error, which is calculated based on the nuclide composition, which is primary Cm, estimated via depletion and decay calculations. Accordingly, the H method is considered feasible to quantify the number of neutron leakage from spent nuclear fuel assembly, which is applicable to certify burn up of the assembly.