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JP3268099B2 - Apparatus and method for calculating heavy element nuclide amount in reactor fuel - Google Patents
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JP3268099B2 - Apparatus and method for calculating heavy element nuclide amount in reactor fuel - Google Patents

Apparatus and method for calculating heavy element nuclide amount in reactor fuel

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JP3268099B2
JP3268099B2 JP32512993A JP32512993A JP3268099B2 JP 3268099 B2 JP3268099 B2 JP 3268099B2 JP 32512993 A JP32512993 A JP 32512993A JP 32512993 A JP32512993 A JP 32512993A JP 3268099 B2 JP3268099 B2 JP 3268099B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は原子炉燃料内の重元素核
種量算出装置およびその算出方法に係り、特に原子炉燃
料中の重元素核種の量をその起源別に算出する重元素核
種量算出装置およびその算出方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for calculating the amount of heavy element nuclides in nuclear fuel, and more particularly to the calculation of the amount of heavy element nuclides in the nuclear fuel by calculating the amount of heavy element nuclides by their origin. The present invention relates to an apparatus and a calculation method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】原子炉に使用される原子炉燃料などの核
物質の計量管理は法令によって義務付けられており、従
来は原子炉燃料中に存在するアクチノイド元素に属する
重元素核種の量を重元素核種総量として管理している。
原子炉燃料内の重元素核種量の算出には重元素核種量算
出装置が使用される。
2. Description of the Related Art The measurement and management of nuclear materials such as nuclear fuel used in nuclear reactors are obligated by laws and regulations. Conventionally, the amount of heavy element nuclides belonging to the actinoid elements present in nuclear fuel is measured by heavy elements. It is managed as the total amount of nuclides.
A heavy element nuclide amount calculation device is used to calculate the heavy element nuclide amount in the reactor fuel.

【0003】従来の原子炉燃料内の重元素核種量算出装
置は、原子炉燃料内の中性子束分布と、原子炉燃料を構
成する重元素核種の時々刻々の微視的断面積と、原子炉
燃料を構成する重元素核種の初期量を取り込んで、原子
炉燃料内のアクチノイド元素に属する重元素核種の総量
を時々刻々算出している。
[0003] A conventional apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides in a reactor fuel includes a neutron flux distribution in the reactor fuel, a momentary microscopic cross section of heavy element nuclides constituting the reactor fuel, The initial amount of heavy element nuclides constituting the fuel is taken in, and the total amount of heavy element nuclides belonging to the actinoid element in the reactor fuel is calculated every moment.

【0004】原子炉燃料内での重元素核種の損耗および
生成の評価は原子炉炉心を任意の領域に空間的(三次元
的)に分割し、その各々の空間分割領域についての重元
素核種の量を算出することによって行なわれる。空間分
割の方法は任意であるが、一般的に用いられる空間分割
方法は、原子炉炉心を水平方向に燃料集合体単位に分割
する一方、さらに垂直方向に多数の燃料セグメントに分
割する方法がある。
[0004] Evaluation of the depletion and production of heavy element nuclides in the reactor fuel is performed by spatially (three-dimensionally) dividing the reactor core into arbitrary regions, and determining the heavy element nuclides in each of the space division regions. This is done by calculating the quantity. The method of space division is arbitrary, but a commonly used space division method is a method of dividing the reactor core into fuel assemblies in the horizontal direction, and further dividing the reactor core into a number of fuel segments in the vertical direction. .

【0005】空間分割の単位は、中性子束分布を利用す
ることから、炉内の中性子束分布を計算する際に用いら
れる分割単位と一致させることが一般的である。従来の
重元素核種量算出装置は、このように空間分割された個
々の燃料セグメントの重元素核種量を算出して、重元素
核種の総量を算出している。
[0005] Since the unit of the space division uses the neutron flux distribution, it is general to match the division unit used when calculating the neutron flux distribution in the reactor. The conventional heavy element nuclide amount calculation device calculates the amount of heavy element nuclides in each of the space-divided fuel segments to calculate the total amount of heavy element nuclides.

【0006】一方、原子炉内での重元素核種の生成崩壊
モデルはその目的・対象炉心に応じて幾つか存在する。
図3は沸騰水型原子炉で用いられる重元素核種の生成崩
壊モデルの典型的な一例を示す。
On the other hand, there are several models of heavy element nuclide production and decay in a nuclear reactor, depending on the purpose and target core.
FIG. 3 shows a typical example of a heavy element nuclide production and decay model used in a boiling water reactor.

【0007】重元素核種の生成崩壊の反応の形は核種に
よって異なるが、燃料セグメント内のアクチノイド元素
である重元素核種の量に注目した場合、その核種の量は
次の微分方程式で一般化できる。
[0007] The form of the reaction of heavy element nuclide production and destruction varies depending on the nuclide, but when attention is paid to the amount of the heavy element nuclide which is an actinoid element in the fuel segment, the amount of the nuclide can be generalized by the following differential equation. .

【0008】[0008]

【数1】 核種iの着目燃料セグメント内の平均数密度Niは
(2)式で表わされる。
(Equation 1) The average number density Ni of the nuclide i in the fuel segment of interest is expressed by equation (2).

【0009】[0009]

【数2】 また、核種iの着目燃料セグメント内の質量Miは
(3)式で求めることができる。
(Equation 2) Further, the mass Mi of the nuclide i in the fuel segment of interest can be obtained by the equation (3).

【0010】[0010]

【数3】Mi=mi・Ni・V/N ……(3) ここに、miは核種iの原子量、Nはアボガドロ数で
ある。
[Number 3] Mi = mi · Ni · V / N A ...... (3) here, mi is the atomic weight of nuclide i, N A is Avogadro's number.

【0011】従来の重元素核種量算出装置は、この装置
内に着目燃料セグメントにおける原子炉燃料の各核種の
初期量と、以後の時々刻々変化する着目燃料セグメント
の平均中性子束および核種毎の微視的断面積を入力する
ことによって上記方程式を解き、時々刻々における各核
種の量を算出している。この方程式は燃焼方程式と呼ば
れ、幾つかの解法が知られている(例えばJames
J. Duderstadt 他著,成田正邦他訳「原
子炉の理論と解析(下)」昭和56年1月25日現代工
学社発行,第584頁参照)。
The conventional heavy element nuclide amount calculation apparatus includes an initial amount of each nuclide of the reactor fuel in the fuel segment of interest, an average neutron flux of the fuel segment of interest and a fine nucleus for each nuclide, which change every moment. The above equation is solved by inputting the visual cross-sectional area, and the amount of each nuclide is calculated every moment. This equation is called the combustion equation, and several solutions are known (for example, James
J. See Duderstadt et al., Reactor Theory and Analysis (2), translated by Masakuni Narita et al., Published by Hyundai Kogakusha on January 25, 1981, page 584.

【0012】また燃焼方程式を解くことを一般に燃焼計
算という。燃焼方程式は中性子束と微視的断面積が時
間,空間,核種数密度の関数になるので非線形かつ非同
次である。そこで、燃焼方程式は一般的には時間依存と
空間,核種数密度の依存の効果を分離して取扱う。この
取扱いのために、時間を細かいステップに分割し、各ス
テップについては中性子束および微視的断面積が変化し
ないと近似する。時間ステップの幅はこの近似が充分に
成立する程細かくなくてはならない。各々の時間ステッ
プについて(1)式の微分方程式は線形的に解くことが
できる。
Solving the combustion equation is generally called combustion calculation. The combustion equation is nonlinear and non-homogeneous because the neutron flux and microscopic cross section are functions of time, space, and nuclide number density. Therefore, the combustion equation generally deals with the effects of time dependence and the effects of space and nuclide number densities separately. For this treatment, the time is divided into small steps, and for each step it is approximated that the neutron flux and microscopic cross-section do not change. The width of the time step must be small enough for this approximation to be valid. The differential equation (1) can be solved linearly for each time step.

【0013】ところで、一般に原子炉燃料のような核物
質の計量管理は、核物質の所在,数量,使用状況,移動
等についての管理であり、計量管理の実施は法令によっ
て義務付けられている。核物質の計量管理は事業者の運
転管理にとっても必要不可欠の要素である。
By the way, generally, the measurement and management of nuclear materials such as nuclear fuel is management of the location, quantity, use status, movement, etc. of nuclear materials, and the implementation of measurement and management is obligated by law. Nuclear material measurement and management is an essential element for the operation and management of operators.

【0014】原子力発電所における事業者の計量管理に
おいては、法令に定められたウラニウム,プルトニウム
等の重元素核種の量を燃料集合体毎に管理する必要があ
る。しかし、原子炉燃料は一旦製造してしまうと、燃料
内部に含まれる各重元素核種の量を破壊せずに測定する
ことは不可能である。そのため、原子炉燃料内での重元
素核種の量は計算により評価し、記録することによって
管理され、この重元素核種量の計算は、従来の重元素核
種量算出装置によって行なわれる。
In the measurement and management of a company in a nuclear power plant, it is necessary to control the amount of heavy element nuclides such as uranium and plutonium specified for each fuel assembly. However, once the reactor fuel is manufactured, it is impossible to measure without destroying the amount of each heavy element nuclide contained in the fuel. Therefore, the amount of the heavy element nuclide in the reactor fuel is managed by evaluating and recording by calculation, and the calculation of the heavy element nuclide amount is performed by a conventional heavy element nuclide amount calculation device.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】ところで、原子炉燃料
中にある重元素核種の生成反応の多くは、(1)式の微
分方程式から明らかなように、複数の核種に起因する。
したがって、従来の重元素核種量算出装置によって軽水
炉燃料集合体中の重元素核種量を算出したときにその出
力となる核種の量はその原因核種に依らず総量としての
み出力される。
Most of the production reactions of heavy element nuclides in nuclear fuel are caused by a plurality of nuclides, as is apparent from the differential equation (1).
Therefore, when the amount of heavy element nuclides in the light water reactor fuel assembly is calculated by the conventional heavy element nuclide amount calculation device, the amount of nuclides that are output is output only as a total amount regardless of the cause nuclide.

【0016】例えば、原子炉燃料製造時にウラニウム2
38(U−238)を含有する燃料が燃焼するとU−2
38核種の一部は中性子を吸収してプルトニウム239
(Pu−239)に変化するが、さらに生成されたPu
−239の一部は中性子を吸収してプルトニウム240
(Pu−240)に変化する(図3参照)。
For example, when producing reactor fuel, uranium 2
38 (U-238) when the fuel containing it burns
Some of the 38 nuclides absorb neutrons and plutonium 239
(Pu-239), but further generated Pu
-239 absorbs neutrons and makes plutonium 240
(Pu-240) (see FIG. 3).

【0017】一方、原子炉燃料製造時にPu−239を
含有する燃料が燃焼するときも、Pu−239の一部は
中性子を吸収してPu−240に変化する。したがっ
て、原子炉燃料製造時にU−238とPu−239を共
有する原子炉燃料が燃焼するとPu−240が生成され
るが、従来の重元素核種量算出装置については、生成さ
れたPu−240の量を算出するだけで、生成されたP
u−240がU−238に起因する量とPu−239に
起因する量に分離して算出することは不可能である。す
なわち、Pu−240の起源核種がU−238である
か、Pu−239であるか算出することができなかっ
た。
On the other hand, when the fuel containing Pu-239 burns during the production of nuclear reactor fuel, part of Pu-239 absorbs neutrons and changes to Pu-240. Therefore, when the reactor fuel sharing U-238 and Pu-239 burns during the production of the reactor fuel, Pu-240 is generated. However, in the conventional heavy element nuclide amount calculation device, Pu-240 is generated. By simply calculating the quantity, the generated P
It is impossible for u-240 to be calculated separately for the amount due to U-238 and the amount due to Pu-239. That is, it was not possible to calculate whether the source nuclide of Pu-240 was U-238 or Pu-239.

【0018】また、原子炉燃料のような核燃料の計量管
理において、核燃料物質をその供給当事国(原産国,濃
縮国等)の国籍別に管理することが要求される場合に
は、製造時に2つ以上の国籍を持つ核燃料物質を含む燃
料を燃焼させた場合は、時々刻々あるいは燃焼終了時に
は核燃料核種の量をその起因する重元素核種の国籍別に
算出する必要がある。
In the measurement and management of nuclear fuel such as nuclear reactor fuel, if it is required to manage nuclear fuel materials by the nationality of the country to which the fuel is supplied (country of origin, enrichment country, etc.), it is necessary to add When burning fuel containing nuclear fuel material with more than one nationality, it is necessary to calculate the amount of nuclear fuel nuclides momentarily or at the end of combustion for each nationality of the heavy element nuclide that causes it.

【0019】重元素核種量算出装置は、核燃料中に存在
する重元素核種の量を個々に算出できず、その核種毎の
総量として管理しているため、2つ以上の国籍を持った
燃料を燃焼させるときにその起源別に重元素核種量の正
確な算出が困難であった。
The heavy element nuclide amount calculation device cannot calculate the amount of the heavy element nuclides present in the nuclear fuel individually, and manages the total amount of each nuclide, so that the fuel having two or more nationalities is used. It was difficult to accurately calculate the amount of heavy element nuclides for each source when burning.

【0020】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、核燃料を燃焼させたとき、核燃料中に存在す
る重元素核種の量をその起源別に算出することができる
原子炉燃料内の重元素核種量算出装置およびその算出方
法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when nuclear fuel is burned, the amount of heavy element nuclides present in the nuclear fuel can be calculated for each source. It is an object of the present invention to provide a heavy element nuclide amount calculation device and a calculation method thereof.

【0021】本発明の他の目的は、2つ以上の国籍を有
する核燃料物質の重元素核種量を国別に計量管理するこ
とができる原子炉燃料内の重元素核種量算出装置および
その算出方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an apparatus and a method for calculating the amount of heavy element nuclides in nuclear reactor fuel capable of measuring and managing the amount of heavy element nuclides of nuclear fuel materials having two or more nationalities by country. To provide.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明に係る原子炉燃料
内の重元素核種量算出装置は、上述した課題を解決する
ために、請求項1に記載したように、原子炉炉心に設け
られる原子炉燃料を空間的に複数の燃料セグメントに分
割し、上記原子炉燃料内の時々刻々におけるアクチノイ
ド元素に属する重元素核種の量を、上記複数の燃料セグ
メントのうち着目燃料セグメントについて算出する原子
炉燃料内の重元素核種量算出装置において、原子炉燃料
内に重元素核種の起源が2つ以上存在するとき、前記着
目燃料セグメントのある時点の起源別の重元素核種量を
記憶する起源別核種量記憶装置と、この記憶装置に記憶
された起源別核種量と前記着目燃料セグメントの時々刻
々の中性子束を入力して演算する起源別核種量計算装置
と、この計算装置から出力される原子炉燃料内の重元素
核種量を起源毎に分離して表示する出力装置とを有し、
前記起源別核種量計算装置は、入力された起源別核種量
と前記中性子束とから重元素核種の起源別に燃焼方程式
を解き、時々刻々における重元素核種量を起源別に算出
するように設定したものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an apparatus for calculating the amount of heavy nuclides in a reactor fuel according to the present invention. Reactor which spatially divides a reactor fuel into a plurality of fuel segments and calculates the amount of a heavy element nuclide belonging to an actinoid element in the reactor fuel every moment for a fuel segment of interest among the plurality of fuel segments In the apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides in fuel, when there are two or more sources of heavy element nuclides in the reactor fuel, the nuclides by origin storing the amounts of heavy element nuclides by the source at a certain point in time of the fuel segment of interest A quantity storage device, a source-specific nuclide amount calculation device that calculates by inputting the source-specific nuclide amount stored in the storage device and the neutron flux of the fuel segment of interest every moment, An output device and for displaying to separate the heavy elements nuclides of nuclear reactor fuel et output every origin,
The source-based nuclide amount calculation device is set so as to solve a combustion equation for each source of a heavy element nuclide from the input source-based nuclide amount and the neutron flux and calculate the heavy element nuclide amount at every moment according to the source. It is.

【0023】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る原子炉燃料内の重元素核種量算出装置は、請
求項1の記載内容に加えて、請求項2に記載したよう
に、前記原子炉燃料はウラニウムとプルトニウムを含有
する混合酸化物燃料を対象とし、前記起源別核種量計算
装置は、ウラニウムを起源とする重元素核種量とプルト
ニウムを起源とする重元素核種量とを区別して算出し、
出力するように設定したり、また、請求項3に記載した
ように、前記原子炉燃料はウラニウムとプルトニウムを
含有する混合酸化物燃料を対象とし、前記起源別核種量
計算装置は、キュリウムのα崩壊を無視してウラニウム
起源の重元素核種量を算出する一方、ネプツニウムより
生成されるプルトニウムの生成を無視してプルトニウム
起源の重元素核種量を算出するように設定したり、さら
に、請求項4に記載したように、前記着目燃料セグメン
トでの微視的断面積をテーブル化データにより作成し前
記起源別核種量計算装置に入力する断面積作成装置を設
けたり、さらにまた、請求項5に記載したように、前記
原子炉燃料を構成する前記重元素核種の初期量を記憶す
る初期数密度記憶装置を有し、前記初期数密度記憶装置
に記憶された前記初期量が前記起源別核種量記憶装置に
入力されるものである。
Further, in order to solve the above-mentioned problems, a heavy element nuclide amount calculating apparatus in a nuclear reactor fuel according to the present invention has the following features. The reactor fuel is a mixed oxide fuel containing uranium and plutonium, and the source-specific nuclide amount calculation device classifies the amount of heavy element nuclides originating from uranium and the amount of heavy element nuclides originating from plutonium. Calculated separately,
And the reactor fuel is a mixed oxide fuel containing uranium and plutonium. In another embodiment, the amount of heavy element nuclide derived from uranium is calculated ignoring the decay, while the amount of heavy element nuclide derived from plutonium is calculated ignoring the production of plutonium generated from neptunium. As described in the above, a cross-sectional area creation device for creating a microscopic cross-sectional area in the fuel segment of interest based on tabulated data and inputting it to the source-specific nuclide amount calculation device is provided, and furthermore, according to claim 5, As described above, it has an initial number density storage device for storing an initial amount of the heavy element nuclide constituting the reactor fuel, and the initial number density storage device In which the period amount is input to the origin by nuclide amount storage device.

【0024】さらに、本発明に係る原子炉燃料内の重元
素核種量算出方法は、上述した課題を解決するために、
請求項6に記載したように、原子炉燃料内の時々刻々の
中性子束分布と、前記原子炉燃料を構成する重元素核種
の時々刻々の微視的断面積と、前記原子炉燃料を構成す
る重元素核種の起源別初期量を取り込んで、起源別に前
記原子炉燃料内の重元素核種の燃焼方程式を解き、前記
原子炉燃料内の時々刻々の起源別の重元素核種量を算出
し、その算出結果を出力表示する方法である。
Further, the method for calculating the amount of heavy element nuclides in a nuclear reactor fuel according to the present invention is intended to solve the above-mentioned problems.
As described in claim 6, the momentary neutron flux distribution in the reactor fuel, the momentary microscopic cross-sectional area of heavy element nuclides constituting the reactor fuel, and the reactor fuel are constituted. Incorporating the initial amount of heavy element nuclides by source, solving the combustion equation of heavy element nuclides in the reactor fuel by source, calculating the amount of heavy element nuclides by the source in the reactor fuel every moment, This is a method of outputting and displaying the calculation result.

【0025】[0025]

【作用】本発明に係る原子炉燃料内の重元素核種量算出
装置およびその算出方法は、従来の重元素核種量算出装
置同様に燃焼方程式を解くが、この燃焼方程式を解く際
に、計算に用いる原子炉燃料の初期数密度を予め起源毎
に分離しておき、起源毎に燃焼方程式を独立して解くこ
とにより、時々刻々における重元素核種量を起源別に算
出できるようにしたものである。これにより、核燃料物
質が2つ以上の国籍を有する場合、国別に重元素核種量
の計量管理を行なうことができる。
The apparatus and method for calculating the amount of heavy element nuclides in a reactor fuel according to the present invention solves the combustion equation in the same manner as the conventional heavy element nuclide amount calculation apparatus. The initial number density of the reactor fuel to be used is separated for each source in advance, and the combustion equation is independently solved for each source, so that the amount of heavy element nuclides at every moment can be calculated for each source. Thereby, when the nuclear fuel material has two or more nationalities, the measurement and management of the heavy element nuclide amount can be performed for each country.

【0026】また、原子炉燃料がウラニウムとプルトニ
ウムを含有する混合酸化物燃料(MOX燃料)を対象と
する場合、起源別核種量記憶装置に与える原子炉燃料の
初期数密度をウラニウムとプルトニウムの起源別に分離
して計量管理を行なうことができる。
In the case where the reactor fuel is a mixed oxide fuel (MOX fuel) containing uranium and plutonium, the initial number density of the reactor fuel given to the nuclide amount storage device for each source is determined by the origin of the uranium and plutonium. Separate measurement control can be performed separately.

【0027】さらに、原子炉燃料がウラニウムとプルト
ニウムを含有する混合酸化物燃料を対象とする場合、ウ
ラニウムとプルトニウムそれぞれの起源の核種量の計算
に用いる重元素核種生成崩壊モデルから、その反応率の
低さ故にその反応を無視しても燃焼計算の計算結果に有
為な影響を与えないことが明白な反応率の低い反応を無
視することによって、燃焼計算の計算量を小さくし、簡
素化したものである。
Further, when the reactor fuel is a mixed oxide fuel containing uranium and plutonium, the reaction rate of the reaction rate of the uranium and plutonium is calculated from the heavy element nuclide production and decay model used for calculating the amount of nuclides originating from uranium and plutonium. It is clear that ignoring the reaction due to low reaction does not significantly affect the calculation result of combustion calculation. Things.

【0028】また、本発明の原子炉燃料内の重元素核種
量算出装置は、断面積作成装置を備え、この断面積作成
装置で燃焼計算に必要な微視的断面積を予めテーブル化
データとして用意することによって、燃焼計算に必要な
微視的断面積を高速かつ正確に得ることができる。
The apparatus for calculating the amount of nuclides in a reactor fuel according to the present invention includes a cross-sectional area preparing device, and the microscopic cross-sectional area required for the combustion calculation by the cross-sectional area preparing device is stored as tabulated data in advance. By preparing, the microscopic cross-sectional area required for the combustion calculation can be obtained quickly and accurately.

【0029】さらにまた、本発明の原子炉燃料内の重元
素核種量算出装置は、燃焼計算に必要な原子炉燃料の各
核種初期量として、特に燃料製造工程において実測され
た値を用いることによって正確に重元素核種量を算出す
るものである。
Furthermore, the apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides in a reactor fuel according to the present invention uses a value actually measured in a fuel production process as an initial amount of each nuclide of the reactor fuel necessary for a combustion calculation. The purpose is to accurately calculate the amount of heavy element nuclides.

【0030】[0030]

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0031】図1は本発明に係る原子炉燃料内の重元素
核種量算出装置の第1実施例を示すブロック構成図を示
す。この重元素核種量算出装置は、核燃料である原子炉
燃料の初期数密度(初期原子数密度)が記憶される初期
数密度記憶装置10と、この初期数密度記憶装置10に
記憶された原子炉燃料の初期数密度が起源別に入力され
る起源別核種量記憶装置11と、この起源別核種量記憶
装置11からの起源別核種量および中性子束計算装置
(中性子束測定装置)12からの時々刻々の平均中性子
束あるいは中性子束分布を入力して時々刻々における起
源別核種量を演算する起源別核種量計算装置13と、こ
の起源別核種量計算装置13で演算された起源別核種量
を入力して可視化させる出力装置14とを有する。起源
別核種量は原子炉燃料を構成する元の重元素核種量であ
り、前記起源別核種量計算装置13で得られた起源別核
種量は起源別核種量記憶装置11にフィードバックされ
て一旦記憶され、その後の重元素核種量計算において再
び起源別核種量計算装置13に入力されるようになって
いる。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the apparatus for calculating the amount of nuclides in a reactor fuel according to the present invention. This heavy element nuclide amount calculation device includes an initial number density storage device 10 in which an initial number density (initial atomic number density) of nuclear fuel as a nuclear fuel is stored, and a nuclear reactor stored in the initial number density storage device 10. A source-specific nuclide quantity storage device 11 into which the initial number density of the fuel is input for each source, and a source-specific nuclide amount and a neutron flux calculation device (neutron flux measurement device) 12 from the source-specific nuclide quantity storage device 11 from time to time The average neutron flux or neutron flux distribution is input to calculate the source-specific nuclide amount at every moment, and the source-specific nuclide amount calculated by the source-specific nuclide amount calculator 13 is input. And an output device 14 for visualization. The source-specific nuclide amount is the original heavy element nuclide amount constituting the reactor fuel, and the source-specific nuclide amount obtained by the source-specific nuclide amount calculator 13 is fed back to the source-specific nuclide amount storage device 11 and temporarily stored. After that, in the subsequent calculation of the heavy element nuclide amount, it is input to the source-specific nuclide amount calculation device 13 again.

【0032】原子炉燃料の初期数密度は起源別に分離さ
れて初期数密度記憶装置10に記憶されており、この記
憶装置10に記憶された原子炉燃料の初期数密度(初期
原子数密度)N(0)は、図2のフローチャートのステ
ップ1(S1)に示すように、起源別核種量記憶装置1
1に起源別に入力された後、起源別核種量計算装置13
に入力される。この起源別核種量計算装置13には中性
子束計算装置12で測定され、計算された時々刻々に変
化する中性子束もステップ2(S2)で示すように入力
され、起源別核種量計算装置13でステップ3(S3)
からステップ8(S8)の計算が行なわれ、時々刻々に
おける起源別核種量が算出される。
The initial number density of the reactor fuel is separated for each source and stored in the initial number density storage device 10, and the initial number density (initial atomic number density) N of the reactor fuel stored in the storage device 10 (0) indicates the source-specific nuclide amount storage device 1 as shown in step 1 (S1) of the flowchart of FIG.
After being input to 1 for each source, the nuclide amount calculation device 13 for each source 13
Is input to The calculated neutron flux which is measured and changed every moment by the neutron flux calculator 12 is also input to the source-based radionuclide calculator 13 as shown in step 2 (S2). Step 3 (S3)
, The calculation of step 8 (S8) is performed, and the source-specific nuclide amount at every moment is calculated.

【0033】この重元素核種量算出装置で算出される起
源別核種量には、図3に示す重元素核種生成崩壊モデル
が用いられる。
The heavy element nuclide production decay model shown in FIG. 3 is used for the source-specific nuclide amount calculated by the heavy element nuclide amount calculation apparatus.

【0034】起源別核種量計算装置13で時々刻々の起
源別核種量を算出するステップ3からステップ8の動作
原理を説明する。
The operation principle of Steps 3 to 8 in which the source-specific nuclide amount calculator 13 calculates the source-specific nuclide amount every moment will be described.

【0035】重元素核種量計算装置13には起源別核種
量記憶装置11から原子炉燃料の初期数密度である起源
別核種量が起源別に分離されて入力される。原子炉燃料
の起源(元の重元素)の総数をK,燃焼方程式で扱う重
元素核種の総数をNと定義する。そして、原子炉燃料の
着目燃料セグメント内の起源kの核種iの時刻tにおけ
る数密度をNi,k(t)と定義する。燃料セグメント
は原子炉炉心に装架される燃料集合体を垂直方向に分割
して得られる一単位をいう。
The source-specific nuclide quantity storage unit 11 receives the source-specific nuclide quantity, which is the initial number density of the reactor fuel, separated into the heavy element nuclide quantity calculation unit 13 for each source. The total number of reactor fuel sources (original heavy elements) is defined as K, and the total number of heavy element nuclides treated in the combustion equation is defined as N. Then, the number density of the nuclide i of the origin k in the fuel segment of interest in the reactor fuel at the time t is defined as Ni, k (t). The fuel segment is a unit obtained by dividing a fuel assembly mounted on a reactor core in a vertical direction.

【0036】着目燃料セグメントの起源kの核種iの初
期数密度をNi,k(0)とすると、原子炉燃料の核種
iの全起源合計の初期数密度Ni(0)は、
Assuming that the initial number density of the nuclide i of the origin k of the fuel segment of interest is Ni, k (0), the initial number density Ni (0) of the total origin of the nuclide i of the reactor fuel is:

【数4】 を満たさなければならない。従来の重元素核種量算出装
置では、Ni(0)を原子炉燃料の初期数密度として入
力していた。
(Equation 4) Must be satisfied. In the conventional heavy element nuclide amount calculation apparatus, Ni (0) is input as the initial number density of the reactor fuel.

【0037】今、原子炉燃料の核種量ベクトルを次のよ
うに定義する。
Now, the nuclide quantity vector of the reactor fuel is defined as follows.

【0038】[0038]

【数5】 (Equation 5)

【数6】 (Equation 6)

【数7】 (Equation 7)

【0039】次に、起源別核種量計算装置13で原子炉
燃料の各起源毎に独立して燃焼方程式を解く。具体的に
は、図2のステップ3(S3)からステップ6(S6)
に示す総起源数分だけの繰返し計算となる。
Next, the source-specific nuclide amount calculator 13 solves the combustion equation independently for each source of the reactor fuel. Specifically, from step 3 (S3) to step 6 (S6) in FIG.
Is repeated for the total number of origins.

【0040】解くべき燃焼方程式は、次式で表わされ
る。
The combustion equation to be solved is expressed by the following equation.

【0041】[0041]

【数8】 ここで、着目燃料セグメント内では、同一時刻において
は全ての起源について同一の断面積(σj→i
σai)、同一の中性子束(Φ)を用いることができ
る。今、任意の核種iについて起源別の燃焼方程式であ
る(8)式を全ての起源について加算すると、
(Equation 8) Here, within the fuel segment of interest, the same cross-sectional area (σ j → i ,
σ ai ), the same neutron flux (Φ) can be used. Now, when equation (8), which is a combustion equation for each source for an arbitrary nuclide i, is added for all sources,

【数9】 (Equation 9)

【数10】 この(10)式は(1)式と全く同じ形をしている。こ
のことから、
(Equation 10) Equation (10) has exactly the same form as equation (1). From this,

【数11】 であることが分かる。[Equation 11] It turns out that it is.

【0042】任意の起源の核種iについて(11)式が
成立するので、時々刻々の起源別核種量ベクトルはNk
(t)について、
Since the formula (11) holds for a nuclide i of an arbitrary origin, the nuclide quantity vector for each source at every moment is Nk
About (t),

【数12】 が成り立つ。(Equation 12) Holds.

【0043】このように、起源別核種量計算装置11
は、(8)式の起源別燃焼方程式を解くことによりステ
ップ8(S8)で示すように起源別核種量を算出するこ
とができ、さらに、(12)式の加算を行なうことによ
り、従来の起源別核種量計算装置による起源別に分離し
ない核種量と全く同一の核種量を算出する(ステップ9
(S9))。
As described above, the nuclide amount calculation device 11 for each source
Can calculate the source-specific nuclide amount as shown in step 8 (S8) by solving the source-specific combustion equation of equation (8). Further, by adding equation (12), The amount of nuclide which is exactly the same as the amount of nuclide which is not separated by source is calculated by the source-specific nuclide amount calculator (step 9).
(S9)).

【0044】出力装置14は起源別核種量計算装置11
によって得られた計算結果を入力して可視化表示するC
RTのようなモニタ装置である。
The output unit 14 is a unit for calculating the nuclide amount by source 11
C to input and display the calculation result obtained by
A monitor device such as an RT.

【0045】次に、原子炉燃料がウラニウム(U)とプ
ルトニウム(Pu)を含有するMOX燃料に適用した第
1変形例を示す。
Next, a first modification in which the reactor fuel is applied to MOX fuel containing uranium (U) and plutonium (Pu) will be described.

【0046】この第1変形例は図1および図2に示す重
元素核種量算出装置を混合酸化物燃料(MOX燃料)の
計量管理に適用したものであり、図1に示す重元素核種
算出装置および図3に示す重元素核種生成崩壊モデルが
適用される。
In this first modification, the heavy element nuclide amount calculation apparatus shown in FIGS. 1 and 2 is applied to the measurement control of mixed oxide fuel (MOX fuel), and the heavy element nuclide calculation apparatus shown in FIG. And the heavy element nuclide production decay model shown in FIG. 3 is applied.

【0047】MOX燃料の総起源数Kは2である。原子
炉燃料の初期数密度においてウラニウム元素核種のみを
取り出した物をウラニウム起源の初期数密度とし、k=
1に対応する。初期数密度においてプルトニウムおよび
アメリシウム元素核種のみを取り出した物をプルトニウ
ム起源の初期数密度とし、k=2に対応する。未燃焼の
MOX燃料においてウラニウム(U),プルトニウム
(Pu),アメリシウム(Am)のどれにも該当しない
重元素核種は存在しない。つまり、
The total origin number K of the MOX fuel is 2. From the initial number density of the reactor fuel, only the uranium element nuclide was taken out and defined as the initial number density of uranium origin.
Corresponds to 1. A product obtained by taking out only plutonium and americium nuclides in the initial number density is defined as an initial number density originating from plutonium, and corresponds to k = 2. There is no heavy element nuclide that does not correspond to any of uranium (U), plutonium (Pu), and americium (Am) in the unburned MOX fuel. That is,

【数13】 (Equation 13)

【数14】 [Equation 14]

【数15】 である。(Equation 15) It is.

【0048】次に、それぞれの起源毎に燃焼方程式を独
立して解く。解くべき燃焼方程式は次のようになる。
Next, the combustion equation is independently solved for each origin. The combustion equation to be solved is as follows.

【0049】[0049]

【数16】 ここで、同一時刻においてはそれぞれの起源について同
一の断面積(σj→i,σai)、同一の中性子束
(Φ)を用いる。
(Equation 16) Here, at the same time, the same cross-sectional area (σ j → i , σ ai ) and the same neutron flux (Φ) are used for each origin.

【0050】MOX燃料を用いた第1変形例は、第1の
実施例の特別の場合であるので、(12)式より任意の
時刻tにおいて、
Since the first modified example using the MOX fuel is a special case of the first embodiment, at any time t from the equation (12),

【数17】 が成り立つ。[Equation 17] Holds.

【0051】このように、起源別核種量計算装置13
は、(16)式の起源別燃焼方程式を解くことによりウ
ラニウム起源とプルトニウム起源の起源別核種量を算出
する。さらに、(17)式の加算を行なうことにより、
従来重元素核種量計算装置による起源別に分離しない核
種量と全く同一の量を算出する。
As described above, the nuclide amount calculating device 13 for each source 13
Calculates the source-specific nuclide amounts of uranium and plutonium by solving the source-specific combustion equation of equation (16). Further, by performing the addition of equation (17),
The same amount as the amount of nuclide that is not separated for each source by the conventional heavy element nuclide amount calculator is calculated.

【0052】出力装置14は、起源別核種量計算装置1
3によって得られた計算結果を可視化するものである
(図1参照)。
The output device 14 is a device for calculating the amount of nuclides by source 1
3 to visualize the calculation results obtained (see FIG. 1).

【0053】この起源別核種量算出装置によるMOX燃
料の具体的な起源別核種量の算出結果を図4および図5
に示す。
The calculation results of the specific nuclide amount of the MOX fuel by the source by this source-specific nuclide amount calculation apparatus are shown in FIGS. 4 and 5.
Shown in

【0054】原子炉燃料としてのMOX燃料は図4に示
すように沸騰水型原子炉用に用いられる燃料で、燃料セ
グメント20は4体ずつが組を成して原子炉炉心に装架
される燃料集合体21を垂直方向に沿って所要数分割し
た一単位である。燃料セグメント20は角筒状のチャン
ネルボックス23内に例えば3種類の燃料棒23,2
4,25が8行8列配置され、中央に1本のウォータロ
ッド26が設けられる。
As shown in FIG. 4, MOX fuel as a reactor fuel is a fuel used for a boiling water reactor, and four fuel segments 20 are mounted in a reactor core in groups of four. This is one unit obtained by dividing the required number of fuel assemblies 21 along the vertical direction. For example, three types of fuel rods 23, 2 are placed in a rectangular cylindrical channel box 23.
4, 25 are arranged in 8 rows and 8 columns, and one water rod 26 is provided at the center.

【0055】3種類の燃料棒23,24,25のうち、
燃料棒23は低濃縮のウラニウム燃料棒であり、燃料棒
24は劣化ウラニウムとプルトニウムの混合酸化物燃料
棒である。残りの燃料棒25は可燃性毒物であるGd元
素入りの低濃縮ウラニウム燃料棒である。符号27は4
体一組の燃料集合体21間に出し入れされる制御棒であ
る。
Of the three types of fuel rods 23, 24, 25,
The fuel rod 23 is a low-enriched uranium fuel rod, and the fuel rod 24 is a mixed oxide fuel rod of depleted uranium and plutonium. The remaining fuel rods 25 are low-enriched uranium fuel rods containing Gd element, which is a burnable poison. Symbol 27 is 4
These are control rods that are put in and taken out between a set of fuel assemblies 21.

【0056】今、燃料棒23,24,25中のウラニウ
ム元素の供給当事国をA国,燃料棒23,24,25中
のプルトニウム元素の供給当事国をB国とし、燃料セグ
メント20中に存在するプルトニウム元素量を供給当事
国別に管理することにする。
Now, the country that supplies the uranium element in the fuel rods 23, 24, and 25 is Country A, the country that supplies the plutonium element in the fuel rods 23, 24, and 25 is Country B, and the fuel segment 20 The amount of plutonium elements present in each country will be managed by the supplying country.

【0057】図5は、図4に示す燃料セグメント20中
におけるプルトニウム元素同位体の平均数密度の燃焼に
伴う変化を本発明を利用して供給当事国別に計算した結
果である。
FIG. 5 shows the result of calculation of the change in the average number density of the plutonium isotope in the fuel segment 20 shown in FIG.

【0058】従来の重元素核種量算出装置では、国籍別
の出力が得られないので、図5の符号31で示すプルト
ニウム元素の総量と、符号34に示す核分裂性プルトニ
ウム元素の量しか得られないが、本発明の重元素核種量
算出装置においては、供給当事国別にプルトニウム元素
の総量32および33と核分裂性プルトニウムの量35
および36が出力され、供給当事国別に重元素核種量を
正確に計量管理することができる。
In the conventional heavy element nuclide amount calculation apparatus, since the output for each nationality cannot be obtained, only the total amount of plutonium element indicated by reference numeral 31 in FIG. 5 and the amount of fissile plutonium element indicated by reference numeral 34 can be obtained. However, in the heavy element nuclide amount calculation apparatus of the present invention, the total amount of plutonium elements 32 and 33 and the amount of fissile plutonium 35
And 36 are output, and the amount of heavy element nuclides can be accurately measured and controlled for each supplying country.

【0059】次に、原子炉燃料としてのMOX燃料の燃
焼計算の計算量を少なくした例を重元素核種量算出装置
の第2変形例として説明する。
Next, an example in which the calculation amount of combustion calculation of MOX fuel as a reactor fuel is reduced will be described as a second modification of the heavy element nuclide amount calculation apparatus.

【0060】この第2変形例は、MOX燃料を構成する
ウラニウム,プルトニウムそれぞれの起源の核種量の計
算に用いる燃焼チェーンから、その反応率の低さ故にそ
の反応を無視しても燃焼計算の計算結果に有為な影響を
与えないことが明白である場合を対象とし、この場合、
反応率の低い反応を無視することによって、燃焼計算の
計算量を小さくし、簡素化したものである。
This second modification is based on the calculation of combustion calculation from the combustion chain used for calculating the respective nuclide amounts of uranium and plutonium constituting the MOX fuel, ignoring the reaction due to its low reaction rate. In cases where it is clear that the result will not be significantly affected,
By ignoring the reaction having a low reaction rate, the calculation amount of the combustion calculation is reduced and simplified.

【0061】MOX燃料を構成するウラニウム起源の重
元素核種の量の算出においては、初期数密度はウラニウ
ム元素のみからなるので、キュリウム(Cm)元素の生
成量は小さく、よってキュリウム核種のα崩壊により生
成するプルトニウム核種の量は非常に小さい。このた
め、キュリウム核種の崩壊により生成するプルトニウム
核種の量は、ウラニウム核種よりキュリウム核種のプル
トニウム崩壊を経ずに生成するプルトニウム核種の量に
比べ充分小さく無視できる。
In calculating the amount of uranium-derived heavy element nuclides constituting the MOX fuel, since the initial number density consists only of the uranium element, the amount of the curium (Cm) element produced is small. The amount of plutonium nuclides produced is very small. For this reason, the amount of plutonium nuclide generated by the decay of the curium nuclide is sufficiently small and negligible as compared with the amount of the plutonium nuclide generated from the uranium nuclide without undergoing the plutonium decay of the curium nuclide.

【0062】このことからウラニウム起源の重元素核種
量の計算においてはキュリウム核種のα崩壊を無視して
も、計算結果に有為な差は現れない。しかし、扱うべき
反応の数が減少するので、必要となる計算量は減少す
る。図6にウラニウム起源の燃焼計算で用いる重元素核
種生成崩壊モデルを示した。
Thus, in the calculation of the amount of heavy element nuclides derived from uranium, no significant difference appears in the calculation results even if the α decay of the curium nuclide is ignored. However, as the number of reactions to be handled is reduced, the amount of computation required is reduced. FIG. 6 shows a heavy element nuclide production decay model used in the uranium origin combustion calculation.

【0063】一方、MOX燃料のうちプルトニウム起源
の重元素核種量の算出においては、初期数密度をプルト
ニウム元素を主成分とするので、ネプツニウム(Np)
元素の生成量は小さく、よってネプツニウム核種のβ崩
壊により生成するプルトニウム核種の量は、燃焼初期よ
り存在するプルトニウムの量に比べて充分に小さく無視
できる。
On the other hand, in the calculation of the amount of heavy element nuclides originating from plutonium in the MOX fuel, the initial number density is mainly composed of plutonium element, so that neptunium (Np)
The amount of element produced is small, and therefore the amount of plutonium nuclide produced by β decay of neptunium nuclide is sufficiently small and negligible compared to the amount of plutonium present from the beginning of combustion.

【0064】このことから、プルトニウム起源の重元素
核種量の計算においてはネプツニウム核種より生成する
プルトニウムの生成を無視しても、計算結果に有為な差
は現れない。しかし、扱うべき反応数が減少するので、
必要となる計算量は減少する。図7にプルトニウム起源
の燃焼計算で用いる重元素核種生成崩壊モデルを示し
た。
From the above, in the calculation of the amount of heavy element nuclides originating from plutonium, even if the production of plutonium generated from neptunium nuclides is ignored, no significant difference appears in the calculation results. However, since the number of reactions to be handled decreases,
The amount of computation required is reduced. FIG. 7 shows a heavy element nuclide production decay model used in the calculation of plutonium origin combustion.

【0065】そして、この第2変形例を第2実施例のM
OX燃料の場合と同様に計量管理して計算を行なうと、
図5で示される計算結果が得られた。この計算結果は第
2変形例で得られたものと同値であるが、必要となる計
算量と計算結果は共に1割程度減少させることができ
る。
Then, this second modified example is referred to as M of the second embodiment.
When the calculation is performed by measuring and managing in the same way as in the case of OX fuel,
The calculation result shown in FIG. 5 was obtained. This calculation result has the same value as that obtained in the second modification, but both the required amount of calculation and the calculation result can be reduced by about 10%.

【0066】図8は原子炉燃料の重元素核種量算出装置
の他の実施例を示すものである。
FIG. 8 shows another embodiment of an apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides in nuclear fuel.

【0067】この実施例に示された重元素核種量算出装
置は、図1に示す重元素核種量算出装置に断面積作成装
置16を付設したものである。他の構成は第1実施例で
示すものと異ならないので同一符号を付して説明を省略
する。断面積作成装置16には原子炉燃料の燃料計算に
必要な微視的断面積を「燃焼度」および「履歴減速材密
度」の関数としてテーブル化したものが入力される。
The heavy element nuclide amount calculation apparatus shown in this embodiment is obtained by adding the heavy element nuclide amount calculation apparatus shown in FIG. The other configuration is not different from that shown in the first embodiment, so the same reference numerals are given and the description is omitted. A table of the microscopic cross-sectional area required for the fuel calculation of the reactor fuel as a function of “burnup” and “history moderator density” is input to the cross-sectional area creation device 16.

【0068】一般に、原子炉炉心を設計する際には、燃
料集合体設計時に燃料集合体平均の核種数密度が決定さ
れ、この核種数密度を用いて燃料集合体単位の燃焼計算
が行なわれる。この燃料集合体単位の燃焼計算で得られ
る微視的断面積を「燃焼度」および「履歴減速材密度」
の関数として断面積作成装置16でテーブル化されるよ
うになっている。
In general, when designing a nuclear reactor core, the average nuclide number density of the fuel assembly is determined at the time of fuel assembly design, and the combustion calculation of each fuel assembly is performed using the nuclide number density. The microscopic cross-sectional area obtained by the combustion calculation for each fuel assembly is called "burnup" and "history moderator density".
Are tabulated by the cross-section creation device 16 as a function of

【0069】断面積作成装置16はこのテーブル化微視
的断面積を実際の燃料セグメントにおける燃焼度と履歴
減速材密度でフィッティングして、起源別核種量計算装
置13に入力している。微視的断面積は燃焼度が僅かに
増加する間では殆ど一定であり、履歴減速材密度の変化
に対しては線形に変化するので、フィッティングにより
発生する微視的断面積の誤差は僅かである。
The cross-sectional area preparing device 16 fits the tabulated microscopic cross-sectional area with the burn-up in the actual fuel segment and the hysteresis moderator density, and inputs it to the source-specific nuclide amount calculating device 13. Since the microscopic cross section is almost constant during a slight increase in burnup and changes linearly with changes in hysteresis moderator density, errors in the microscopic cross section caused by fitting are small. is there.

【0070】また、この実施例で用いる原子炉燃料の重
元素核種の初期量は、特に、ウラニウム235(U−2
35),ウラニウム238(U−238),プルトニウ
ム238(Pu−238),プルトニウム239(Pu
−239),プルトニウム240(Pu−240),プ
ルトニウム241(Pu−241),プルトニウム24
2(Pu−242),アメリシウム241(Am−24
1)については、燃料製造工程において測定された実測
値を用いる。その他のアクチノイド元素である重元素核
種については、設計時に決定された設計値を用いる。
The initial amount of the heavy element nuclide of the reactor fuel used in this embodiment is, in particular, uranium 235 (U-2
35), uranium 238 (U-238), plutonium 238 (Pu-238), plutonium 239 (Pu
-239), plutonium 240 (Pu-240), plutonium 241 (Pu-241), plutonium 24
2 (Pu-242), Americium 241 (Am-24)
As for 1), an actual measurement value measured in the fuel manufacturing process is used. For heavy element nuclides that are other actinoid elements, design values determined at the time of design are used.

【0071】燃焼計算に用いられる微視的断面積は設計
時に決定された初期量を用いて作成されているが、実測
値と設計値の間の核種量の差は僅かなので、その差によ
って発生する微視的断面積の差は無視できる値となる。
Although the microscopic cross section used in the combustion calculation is created using the initial quantity determined at the time of design, the difference in the nuclide quantity between the actually measured value and the design value is so small that it is generated by the difference. The difference in the microscopic cross-sectional area is negligible.

【0072】そして、重元素核種の初期量をウラン同位
体,プルトニウム同位体,およびアメリシウム241に
ついては測定値を、その他のアクチノイド元素核種につ
いては設計時の設計値を用い、断面積作成装置16で原
子炉燃料の微視的断面積を燃焼度と履歴減速材密度でフ
ィッティングして起源別核種量計算装置13に起源別に
入力されて計量管理計算を行なうことにより、現実には
注目する着目燃料セグメント毎に微視的断面積および核
種の初期量が異なるにも拘らず、燃料セグメント毎にこ
れらのデータを用意する必要がなくなるので、全炉心規
模の重元素核種量算出において、必要となる計算資源の
大幅な節約が可能となる。
Then, the initial amount of the heavy element nuclide is measured by the uranium isotope, the plutonium isotope, and the americium 241, and the other actinide element nuclides are designed by using the design values at the time of design. By fitting the microscopic cross-sectional area of the reactor fuel with the burn-up and the history moderator density and inputting it into the source-specific nuclide quantity calculation device 13 for each source and performing the measurement management calculation, the fuel segment of interest that is actually focused on Although there is no need to prepare these data for each fuel segment, despite the fact that the microscopic cross-sectional area and the initial amount of nuclides are different for each, the computational resources required for the calculation of heavy element nuclide amounts on a whole core scale Large savings are possible.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る原子
炉燃料内の重元素核種算出装置および算出方法によれ
ば、起源別核種量記憶装置に重元素核種の量を起源別に
記憶し、この起源別重元素核種量と着目燃料セグメント
の時々刻々の中性子束を入力して起源別重元素核種量計
算装置で演算し、この計算装置で起源別重元素核種量と
中性子束とから重元素核種の起源別に燃焼方程式を解
き、時々刻々における重元素核種量を起源別に算出する
ようにしたから、原子炉燃料の任意の起源毎に正確に重
元素核種の量を算出し、計量管理することができる。原
子炉燃料の核燃料物質が2つ以上の国籍を有する場合に
は、重元素核種量を起源別に算出することにより、国別
に計量管理を行なうことができる。
As described above, according to the apparatus and method for calculating heavy element nuclides in a nuclear reactor fuel according to the present invention, the amount of heavy element nuclides is stored in the storage device for each nuclide amount by source. The source-specific heavy element nuclide amount and the neutron flux of the fuel segment of interest at each moment are input and calculated by the source-specific heavy element nuclide amount calculator, which calculates the heavy element nuclide amount by source and the neutron flux. By solving the combustion equation for each source of elemental nuclides and calculating the amount of heavy elementary nuclides from time to time for each source, the amount of heavy elementary nuclides is accurately calculated for each arbitrary source of reactor fuel and measured and managed. be able to. When the nuclear fuel material of the reactor fuel has two or more nationalities, the amount of heavy element nuclides can be calculated for each source, thereby enabling quantitative control for each country.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る原子炉燃料内の重元素核種量算出
装置の一実施例を示すブロック構成図。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of an apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides in a reactor fuel according to the present invention.

【図2】本発明の重元素核種量算出装置で原子炉燃料の
重元素核種量を起源別に算出するフローチャートを示す
処理図。
FIG. 2 is a processing diagram showing a flowchart for calculating a heavy element nuclide amount of a reactor fuel for each source by the heavy element nuclide amount calculation device of the present invention.

【図3】本発明の重元素核種量算出装置に用いられる重
元素核種生成崩壊モデルの一例を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a heavy element nuclide production and decay model used in the heavy element nuclide amount calculation device of the present invention.

【図4】沸騰水型原子炉の炉心に装架される燃料セグメ
ントの横断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a fuel segment mounted on a core of a boiling water reactor.

【図5】原子炉燃料に混合酸化物燃料を用いた場合にお
ける供給当事国別のプルトニウム元素および核分裂性プ
ルトニウム元素の原子数密度の出力例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an output example of the atomic number density of the plutonium element and the fissile plutonium element by supply country in the case of using a mixed oxide fuel as the reactor fuel.

【図6】原子炉燃料に混合酸化物燃料を用いた場合にお
けるウラニウム起源燃焼計算用重元素核種生成崩壊モデ
ルの一例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a heavy element nuclide production and decay model for uranium-originated combustion calculation when a mixed oxide fuel is used as a reactor fuel.

【図7】原子炉燃料に混合酸化物燃料を用いた場合にお
けるプルトニウム起源燃焼計算用重元素核種生成崩壊モ
デルの一例を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a heavy element nuclide production decay model for plutonium-derived combustion calculation in the case of using a mixed oxide fuel as a reactor fuel.

【図8】本発明に係る原子炉燃料の重元素核種量算出装
置の他の実施例を示すブロック構成図。
FIG. 8 is a block diagram showing another embodiment of the apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides in nuclear fuel according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 初期数密度記憶装置 11 起源別核種量記憶装置 12 中性子束計算装置 13 起源別核種量計算装置 14 出力装置 16 断面積作成装置 20 燃料セグメント 21 燃料集合体 22 チャンネルボックス 23 低濃縮ウラニウム棒 24 劣化ウラニウムとプルトニウムの混合酸化物燃料
棒 25 可燃性毒物であるGd元素入りの低濃縮ウラニウ
ム燃料棒 26 ウォータロッド 27 制御棒 31 プルトニウム元素の原子数密度 32 供給当時国B起源のプルトニウム元素の原子数密
度 33 供給当時国A起源のプルトニウム元素の原子数密
度 34 核分裂性プルトニウム元素の原子数密度 35 供給当時国B起源の核分裂性プルトニウム元素の
原子数密度 36 供給当時国A起源の核分裂性プルトニウム元素の
原子数密度
REFERENCE SIGNS LIST 10 Initial number density storage device 11 Source-specific nuclide amount storage device 12 Neutron flux calculator 13 Source-specific nuclide amount calculation device 14 Output device 16 Cross-sectional area creation device 20 Fuel segment 21 Fuel assembly 22 Channel box 23 Low-enriched uranium rod 24 Deterioration Mixed oxide fuel rod of uranium and plutonium 25 Low-enriched uranium fuel rod containing Gd element, which is a burnable poison 26 Water rod 27 Control rod 31 Atomic density of plutonium element 32 Atomic density of plutonium element originating from Country B at the time of supply 33 Atomic density of plutonium element originating from Country A at the time of supply 34 Atomic density of fissile plutonium element originating from Country A at the time of supply 35 Atomic density of fissile plutonium element originating from Country B at the time of supply 36 Atoms of fissile plutonium element originating at Country A at the time of supply Number density

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 17/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G21C 17/06

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 原子炉炉心に設けられる原子炉燃料を空
間的に複数の燃料セグメントに分割し、上記原子炉燃料
内の時々刻々におけるアクチノイド元素に属する重元素
核種の量を、上記複数の燃料セグメントのうち着目燃料
セグメントについて算出する原子炉燃料内の重元素核種
量算出装置において、原子炉燃料内に重元素核種の起源
が2つ以上存在するとき、前記着目燃料セグメントのあ
る時点の起源別の重元素核種量を記憶する起源別核種量
記憶装置と、この記憶装置に記憶された起源別核種量と
前記着目燃料セグメントの時々刻々の中性子束を入力し
て演算する起源別核種量計算装置と、この計算装置から
出力される原子炉燃料内の重元素核種量を起源毎に分離
して表示する出力装置とを有し、前記起源別核種量計算
装置は、入力された起源別核種量と前記中性子束とから
重元素核種の起源別に燃焼方程式を解き、時々刻々にお
ける重元素核種量を起源別に算出するように設定したこ
とを特徴する原子炉燃料内の重元素核種量算出装置。
1. A reactor fuel provided in a reactor core is spatially divided into a plurality of fuel segments, and the amount of a heavy element nuclide belonging to an actinoid element in the reactor fuel at each moment is determined by the plurality of fuel segments. In the heavy element nuclide amount calculation device in the reactor fuel for calculating the fuel segment of interest out of the segments, when there are two or more sources of heavy element nuclides in the reactor fuel, the source of the fuel segment of interest at a certain point in time A source-specific nuclide amount storage device that stores the heavy element nuclide amount of the source element, and a source-specific nuclide amount calculation device that calculates by inputting the source-specific nuclide amount stored in the storage device and the neutron flux of the fuel segment of interest every moment And an output device that separates and displays the heavy element nuclide amount in the reactor fuel output from the calculation device for each source, and the source-specific nuclide amount calculation device is input. The amount of heavy element nuclide in the reactor fuel is characterized in that the combustion equation is solved for each source of heavy element nuclide from the source-specific nuclide amount and the neutron flux and the heavy element nuclide amount at every moment is calculated for each source. Calculation device.
【請求項2】 前記原子炉燃料はウラニウムとプルトニ
ウムを含有する混合酸化物燃料を対象とし、前記起源別
核種量計算装置は、ウラニウムを起源とする重元素核種
量とプルトニウムを起源とする重元素核種量とを区別し
て算出し、出力するように設定した請求項1記載の原子
炉燃料内の重元素核種量算出装置。
2. The nuclear reactor fuel is a mixed oxide fuel containing uranium and plutonium, and the apparatus for calculating the amount of nuclides by source comprises the amounts of heavy elements nuclides originating from uranium and heavy elements originating from plutonium. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the apparatus calculates and outputs the nuclide amount separately from the nuclide amount.
【請求項3】 前記原子炉燃料はウラニウムとプルトニ
ウムを含有する混合酸化物燃料を対象とし、前記起源別
核種量計算装置は、キュリウムのα崩壊を無視してウラ
ニウム起源の重元素核種量を算出する一方、ネプツニウ
ムより生成されるプルトニウムの生成を無視してプルト
ニウム起源の重元素核種量を算出するように設定した請
求項1または2記載の原子炉燃料内の重元素核種量算出
装置。
3. The reactor fuel is a mixed oxide fuel containing uranium and plutonium, and the source-specific nuclide amount calculation device calculates the amount of uranium-derived heavy element nuclides ignoring α decay of curium. The apparatus for calculating the amount of heavy element nuclides in a nuclear reactor fuel according to claim 1 or 2, wherein the apparatus is configured to calculate the amount of plutonium-derived heavy element nuclides while ignoring the production of plutonium generated from neptunium.
【請求項4】 前記着目燃料セグメントでの微視的断面
積をテーブル化データにより作成し前記起源別核種量計
算装置に入力する断面積作成装置を設けた請求項1記載
の原子炉燃料内の重元素核種量算出装置。
4. The reactor fuel according to claim 1, further comprising a cross-sectional area creating device for creating a microscopic sectional area in the fuel segment of interest based on tabulated data and inputting the table to the source-specific nuclide amount calculation device. Heavy element nuclide amount calculation device.
【請求項5】 前記原子炉燃料を構成する前記重元素核
種の初期量を記憶する初期数密度記憶装置を有し、前記
初期数密度記憶装置に記憶された前記初期量が前記起源
別核種量記憶装置に入力されることを特徴とする請求項
1記載の原子炉燃料内の重元素核種量算出装置。
5. An initial number density storage device for storing an initial amount of the heavy element nuclides constituting the reactor fuel, wherein the initial amount stored in the initial number density storage device is the source-specific nuclide amount. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is inputted to a storage device.
【請求項6】 原子炉燃料内の時々刻々の中性子束分布
と、前記原子炉燃料を構成する重元素核種の時々刻々の
微視的断面積と、前記原子炉燃料を構成する重元素核種
の起源別初期量を取り込んで、起源別に前記原子炉燃料
内の重元素核種の燃焼方程式を解き、前記原子炉燃料内
の時々刻々の起源別の重元素核種量を算出し、その算出
結果を出力表示することを特徴とする原子炉燃料内の重
元素核種量算出方法。
6. An instantaneous neutron flux distribution in a reactor fuel, an instantaneous microscopic cross-sectional area of a heavy element nuclide constituting the reactor fuel, and a heavy element nuclide constituting the reactor fuel. Taking in the initial amount by source, solve the combustion equation of heavy element nuclides in the reactor fuel by source, calculate the amount of heavy element nuclides in the reactor fuel by time, and output the calculation result A method for calculating the amount of heavy element nuclides in a reactor fuel, the method comprising displaying the information.
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