JP5787548B2 - Inventory calculation method and inventory calculation device - Google Patents
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Description
本発明は、使用済燃料集合体からの放射性廃棄物の放射能量(インベントリ)を算出するインベントリ算出方法およびインベントリ算出装置に関する。 The present invention relates to an inventory calculation method and an inventory calculation device for calculating a radioactivity amount (inventory) of radioactive waste from a spent fuel assembly.
原子力発電所から発生する使用済燃料集合体のうち燃料以外の放射性廃棄物は、燃料中の核分裂生成物や超ウラン元素からなる放射能レベルの高い「高レベル放射性廃棄物」に比べると放射能レベルが低く、「低レベル放射性廃棄物」に分類される。低レベル放射性廃棄物の中でも、燃料棒の部品などの超ウラン(TRansUranium)元素を含む「TRU廃棄物」については、50〜100mの比較的深い地下に処分される「余裕深度処分」や、300m以下の深い地下に処分される「地層処分」と呼ばれる処分方法が考えられている。 Of the spent fuel assemblies generated from nuclear power plants, radioactive waste other than fuel is more radioactive than "high-level radioactive waste", which is composed of fission products and high uranium elements in the fuel. Low level, classified as “low level radioactive waste”. Among the low-level radioactive waste, “TRRU waste” containing TRansUranium elements, such as fuel rod parts, can be disposed in a relatively deep underground of 50 to 100 m, or “300 m” A disposal method called “geological disposal” that is disposed deep underground is considered.
これらTRU廃棄物の環境への影響や合理的な処分上設計のためには、廃棄物に含まれる放射能量(インベントリ)を精度よく評価し、放射線源(ソースターム)を決定する必要がある。これらのソースタームの決定においては、重要核種の生成量評価が必要である。代表的な重要核種としては、C−14、Cl−36、Co−60などがある。ソースタームの評価は重要であるが、発電所毎に異なる運転履歴や燃料の設計の違いにより変化するため、使用済み燃料からの重要核種生成量を評価するには多くの情報が必要となる。 In order to design these TRU wastes on the environment and rational disposal design, it is necessary to accurately evaluate the amount of radioactivity (inventory) contained in the waste and determine the radiation source (source term). In determining these source terms, it is necessary to evaluate the production amount of important nuclides. Typical important nuclides include C-14, Cl-36, and Co-60. Although the evaluation of the source term is important, it varies depending on the operation history and the design of the fuel, which varies from power plant to power plant. Therefore, a lot of information is required to evaluate the amount of important nuclides produced from spent fuel.
放射線源(ソースターム)の評価には、被覆管などの製造ロット毎に異なる可能性のある母材の微量元素の同定、燃料の初期濃縮度、燃焼度、運転履歴、燃料構造の情報が必要である。さらに、放射化計算には、原子炉物理に基づく高度な知識および技術が必要である。したがって、これらに精通していない他分野の技術者には、ソースタームを評価することは困難である。 Evaluation of the radiation source (source term) requires identification of trace elements in the base material that may vary from production lot such as cladding tube, fuel initial enrichment, burnup, operating history, and fuel structure information It is. Furthermore, activation calculations require advanced knowledge and techniques based on reactor physics. Therefore, it is difficult for engineers in other fields who are not familiar with these to evaluate source terms.
一方、処分場設計においては、様々なシナリオの下に発生する使用済み燃料の発生量を基にソースタームを決定し、迅速に周辺影響評価を行う必要がある。このため、簡便なインベントリ評価法は、実用上有効である。 On the other hand, in the disposal site design, it is necessary to determine the source term based on the amount of spent fuel generated under various scenarios, and to quickly evaluate the surrounding effects. For this reason, a simple inventory evaluation method is effective in practice.
そこで、本発明は、簡便なインベントリ算出法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a simple inventory calculation method.
上述の目的を達成するため、本発明は、燃料を収納した複数の被覆管を束ねた燃料集合体を炉心に装荷した後に取り出した使用済燃料集合体の核種総インベントリを算出するインベントリ算出方法において、前記燃料集合体の初期濃縮度および取出燃焼度のいずれかの一次式で前記燃料集合体1体当たりの核種総インベントリを表現した核種インベントリ関数に前記使用済燃料集合体の初期濃縮度および取出燃焼度のいずれかを代入して前記使用済燃料集合体の核種総インベントリを算出する使用済燃料集合体核種総インベントリ算出工程、を有し、前記使用済燃料集合体核種総インベントリ算出工程は、前記燃料集合体の初期濃縮度および取出燃焼度のいずれか、出力密度、燃焼度、燃料タイプ、構成部材中の初期先行核種量を入力として燃焼度ごとの前記燃料が収納された軸方向領域である燃料有効部の核種インベントリを算出する燃料有効部核種インベントリ算出工程と、前記燃料集合体の出力密度、および燃焼度から照射日数を算出する照射日数算出工程と、前記燃料集合体の初期濃縮度、出力密度、燃焼度から前記燃料有効部の中性子束を算出する燃料有効部中性子束算出工程と、前記燃料有効部中性子束算出工程で算出した中性子束と前記燃料集合体の軸方向中性子束分布とから前記燃料集合体の燃料有効部の軸方向外側領域である燃料有効部外での中性子束を算出する燃料有効部外中性子束算出工程と、前記燃料有効部外中性子束算出工程で算出した中性子束と前記照射日数算出工程で算出した照射日数と前記燃料有効部外の構成部材中の初期先行核種量を入力として燃焼度ごとの燃料有効部外の核種インベントリを算出する燃料有効部外核種インベントリ算出工程と、前記燃料有効部核種インベントリ算出工程で算出した前記燃料有効部の核種インベントリと前記燃料有効部外核種インベントリ算出工程で算出した前記燃料有効部外の核種インベントリとを合計して前記燃料集合体の核種総インベントリを算出する核種総インベントリ算出工程と、前記核種総インベントリ算出工程で算出した前記燃料集合体の核種総インベントリと、前記燃料集合体の初期濃縮度および取出し燃焼度のいずれかとの相関に基づいて前記インベントリ関数を導出するインベントリ関数導出工程と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides an inventory calculation method for calculating a total nuclide inventory of spent fuel assemblies taken out after loading a fuel assembly in which a plurality of cladding tubes containing fuel are bundled into a core. The initial enrichment and removal of the spent fuel assembly in a nuclide inventory function expressing the total inventory of nuclides per fuel assembly by a linear expression of any one of the initial enrichment and removal burnup of the fuel assembly A spent fuel assembly nuclide total inventory calculating step for substituting any of the burnups to calculate a total nuclide inventory of the spent fuel assembly, and the spent fuel assembly nuclide total inventory calculating step, Any one of the initial enrichment and the extracted burnup of the fuel assembly, the power density, the burnup, the fuel type, and the amount of the initial preceding nuclide in the component are input. A fuel effective portion nuclide inventory calculation step of calculating the nuclide inventory of the fuel effective portion is an axial region in which the fuel for each burn degree is housed, the output density of the fuel assembly, and burn or RaTeru morphism days Irradiance days calculating step, a fuel effective portion neutron flux calculating step for calculating the neutron flux of the fuel effective portion from the initial enrichment, power density and burnup of the fuel assembly, and the fuel effective portion neutron flux calculating A fuel effective external neutron that calculates a neutron flux outside the fuel effective portion that is an axially outer region of the fuel effective portion of the fuel assembly from the neutron flux calculated in the process and the axial neutron flux distribution of the fuel assembly The neutron flux calculated in the bundle calculation step, the fuel effective external neutron flux calculation step, the irradiation days calculated in the irradiation days calculation step, and the amount of initial leading nuclides in the components outside the fuel effective portion are input. A fuel effective external nuclide inventory calculation step for calculating a nuclide inventory outside the fuel effective portion for each burnup, a nuclide inventory of the fuel effective portion and a fuel effective external nuclide inventory calculated in the fuel effective portion nuclide inventory calculation step A nuclide inventory calculation step of calculating a total nuclide inventory of the fuel assembly by summing up the nuclide inventory outside the effective fuel portion calculated in the calculation step; a nuclide inventory of the fuel assembly calculated in the nuclide total inventory calculation step; And an inventory function deriving step of deriving the inventory function based on a correlation between the nuclide total inventory and either the initial enrichment or the extracted burnup of the fuel assembly.
また、本発明は、燃料を収納した複数の被覆管を束ねた燃料集合体を炉心に装荷した後に取り出した使用済燃料集合体の核種総インベントリを算出するインベントリ算出装置において、前記燃料集合体の初期濃縮度および取出燃焼度のいずれかの一次式で前記燃料集合体1体当たりの核種総インベントリを表現した核種インベントリ関数を記憶した核種インベントリ算出関数記憶部と、前記使用済燃料集合体の初期濃縮度および取出燃焼度のいずれかが入力される入力部と、前記使用済燃料集合体の初期濃縮度、出力密度、照射日数および燃料有効部外の初期先行核種量が入力されるデータ入力部と、前記燃料集合体の初期濃縮度および取出燃焼度のいずれか、出力密度、燃焼度、燃料タイプ、構成部材中の初期先行核種量を入力として燃焼度ごとの前記燃料が収納された軸方向領域である燃料有効部の核種インベントリを算出する燃料有効部インベントリ演算部と、前記燃料集合体の出力密度、および燃焼度から照射日数を算出する照射日数演算部と、前記燃料集合体の初期濃縮度、出力密度、燃焼度から前記燃料有効部の中性子束を算出し、算出した前記中性子束と前記燃料集合体の軸方向中性子束分布とから前記燃料集合体の燃料有効部の軸方向外側領域である燃料有効部外での中性子束を算出する中性子束演算部と、前記中性子束演算部で算出された中性子束と、前記照射日数演算部で算出された照射日数と、前記燃料有効部外の構成部材中の初期先行核種量を入力として燃焼度ごとの燃料有効部外の核種インベントリを算出する燃料有効部外インベントリ演算部と、前記燃料有効部インベントリ演算部が算出した燃料有効部核種インベントリと、前記燃料有効部外インベントリ演算部が算出した燃料有効部外核種インベントリとを合計して燃料集合体の核種総インベントリを算出する燃料集合体インベントリ演算部と、を有することを特徴とする。 Further, the present invention provides an inventory calculation apparatus for calculating a total nuclide inventory of a spent fuel assembly taken out after loading a fuel assembly in which a plurality of cladding tubes containing fuel are bundled into a core. A nuclide inventory calculation function storage unit storing a nuclide inventory function expressing a total nuclide inventory per one fuel assembly by a linear expression of any one of initial enrichment and removal burnup; and an initial of the spent fuel assembly An input unit for inputting either the enrichment level or the extracted combustion level, and a data input unit for inputting the initial enrichment level, power density, number of irradiation days, and initial leading nuclide amount outside the fuel effective part of the spent fuel assembly Combustion using as input the initial enrichment and removal burnup of the fuel assembly, power density, burnup, fuel type, and amount of initial leading nuclides in the component A fuel effective portion inventory calculation section that the fuel in each calculating the nuclide inventory of the fuel effective portion is an axial region which is accommodated, the irradiation days calculation for calculating an irradiation days from the output density, and burnup of the fuel assembly The neutron flux of the fuel effective portion from the initial enrichment, power density, and burnup of the fuel assembly, and the fuel assembly from the calculated neutron flux and the axial neutron flux distribution of the fuel assembly A neutron flux calculator that calculates the neutron flux outside the fuel effective part, which is the axially outer region of the fuel effective part of the body, the neutron flux calculated by the neutron flux calculator, and the irradiation days calculator and the irradiation of days, the fuel effective portion outer inventory calculation unit for calculating the nuclide inventory of fuel outside the effective portion of each burn the initial leading nuclide content in the components of the fuel outside the effective portion as an input, the The fuel assembly for calculating the total nuclide inventory of the fuel assembly by summing the fuel effective part nuclide inventory calculated by the fuel effective part inventory calculation part and the fuel effective part nuclide inventory calculated by the fuel effective part inventory calculation part And a body inventory calculation unit.
本発明によれば、簡便なインベントリ算出法を提供するができる。 According to the present invention, a simple inventory calculation method can be provided.
本発明に係るインベントリ算出方法の一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれに限定されない。 An embodiment of an inventory calculation method according to the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to this.
図2は、本発明に係るインベントリ算出方法の一実施の形態を用いたインベントリ算出装置のブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram of an inventory calculation apparatus using an embodiment of the inventory calculation method according to the present invention.
このインベントリ算出装置10は、入力部11と、核種インベントリ算出関数記憶部12と、核種インベントリ演算部14と、核種インベントリ積算部16と、を有している。また、インベントリ算出装置10は、核種インベントリ算出関数作成部20を有している。核種インベントリ算出関数作成部20は、データ入力部22と、中性子束演算部24と、照射日数演算部26と、燃料有効部インベントリ演算部28と、燃料有効部外インベントリ演算部30と、燃料集合体インベントリ演算部32と、核種インベントリ算出関数導出部34とを有している。
The
インベントリ算出装置10は、たとえば1台の計算機上に構築される。核種インベントリ算出関数作成部20のみを外部の計算機上に設けてもよい。
The
図1は、本実施の形態のインベントリ算出方法のフローチャートである。 FIG. 1 is a flowchart of the inventory calculation method of the present embodiment.
このインベントリ算出方法は、埋設処分場のソースターム決定のために、使用済燃料集合体の核種総インベントリを算出する方法である。燃料集合体は、燃料を収納した複数の被覆管を束ねたものである。使用済燃料集合体とは、燃料集合体を原子炉の炉心に装荷した後に取り出したものである。 This inventory calculation method is a method for calculating the total nuclide inventory of spent fuel assemblies in order to determine the source terms of the landfill site. The fuel assembly is a bundle of a plurality of cladding tubes containing fuel. The spent fuel assembly is a fuel assembly that is taken out after being loaded into the reactor core.
発電所立ち上げ時の初装荷炉心や、燃料交換計画において早期に取り出さざるを得なくなった燃料集合体を除くと、ほとんどの燃料集合体は、設計された平均取出燃焼度付近で炉心から取り出されることが多い。平均取出燃焼度は、燃料タイプが同じであれば、同じに設計されることがほとんどである。ここで、燃料タイプとは、燃料集合体の基本的構造の種類である。沸騰水型原子炉(BWR)に装荷される燃料集合体の場合、燃料タイプにとしては、STEP−I、STEP−II、STEP−IIIと呼ばれるものがある(たとえば非特許文献4参照)。あるいは、8×8燃料、9×9燃料などと呼ばれる燃料タイプものもある。 Most fuel assemblies are removed from the core near the designed average take-off burn-up, except for the initial loading core at power plant startup and the fuel assemblies that had to be removed early in the refueling plan. There are many cases. Average take-off burn-up is often designed to be the same for the same fuel type. Here, the fuel type is a type of the basic structure of the fuel assembly. In the case of a fuel assembly loaded in a boiling water reactor (BWR), there are fuel types called STEP-I, STEP-II, and STEP-III (see, for example, Non-Patent Document 4). Alternatively, there are fuel types called 8 × 8 fuel, 9 × 9 fuel, and the like.
燃料集合体の改良がされる場合、すなわち、新しい燃料タイプの燃料集合体が導入される場合、一般的に、高燃焼度化によって取出燃焼度が増加する。この取出燃焼度の増加は、燃料集合体に収納されるウランの初期濃縮度と相関がある。この取出燃焼度あるいは初期濃縮度と核種インベントリとの相関は、簡易な式で表現できることが見出された。そこで、本実施の形態では、この簡易な相関式を用いて、核種インベントリを算出する。 When the fuel assembly is improved, that is, when a new fuel type fuel assembly is introduced, the removal burnup generally increases due to the high burnup. This increase in the degree of burnout correlates with the initial enrichment of uranium stored in the fuel assembly. It was found that the correlation between the extracted burn-up or initial enrichment and the nuclide inventory can be expressed by a simple formula. Therefore, in this embodiment, the nuclide inventory is calculated using this simple correlation equation.
まず、本実施の形態のインベントリ算出方法では、使用済燃料集合体1体当たりの核種総インベントリを表現した核種インベントリ算出関数を作成する(S1)。核種インベントリ関数は、核種インベントリ算出関数作成部20が作成し、核種インベントリ算出関数記憶部12に記憶される。
First, in the inventory calculation method of the present embodiment, a nuclide inventory calculation function expressing the nuclide total inventory per spent fuel assembly is created (S1). The nuclide inventory function is created by the nuclide inventory calculation
核種インベントリ算出関数としては、初期濃縮度−核種総インベントリ関数および取出燃焼度−核種総インベントリ関数を作成する。初期濃縮度−核種総インベントリ関数は、初期濃縮度から核種総インベントリを算出する関数である。取出燃焼度−核種総インベントリ関数は、取出燃焼度から核種総インベントリを算出する関数である。 As the nuclide inventory calculation function, an initial enrichment-nuclide total inventory function and a removal burnup-nuclide total inventory function are created. The initial enrichment-nuclide total inventory function is a function for calculating the nuclide total inventory from the initial enrichment. The extracted burn-up-nuclide total inventory function is a function for calculating the nuclide total inventory from the extracted burn-up.
これらの核種インベントリ算出関数は、合理的な初期条件に基づいて多数の放射化計算(たとえば比特許文献2参照)を行い、その結果を整理して作成する。核種インベントリ関数は、核種総インベントリALLNUC[Bq]を初期濃縮度および取出燃焼度のいずれかの一次式で表現される。つまり、初期濃縮度−核種総インベントリ関数は、
ALLNUC=A1+B1×BU (1)
と表わされる。ここで、A1およびB1は定数、BUは燃焼度[GWd/t]である。また、取出燃焼度−核種総インベントリ関数は、
ALLNUC=A2+B2×E (2)
と表わされる。ここで、A2およびB2は定数、Eは初期ウラン235濃縮度[%]である。
These nuclide inventory calculation functions perform a large number of activation calculations (see, for example, PTL 2) based on reasonable initial conditions, and organize the results. The nuclide inventory function represents the nuclide total inventory ALLNUC [Bq] by a linear expression of either the initial enrichment or the extracted burnup. In other words, the initial enrichment-nuclide total inventory function is
ALLNUC = A1 + B1 × BU (1)
It is expressed as Here, A1 and B1 are constants, and BU is the burnup [GWd / t]. Also, the extracted burnup-nuclide total inventory function is
ALLNUC = A2 + B2 × E (2)
It is expressed as Here, A2 and B2 are constants, and E is the initial uranium 235 enrichment [%].
核種としてCo−60を選定した場合、核種インベントリ関数は、以下の通りとなる。 When Co-60 is selected as the nuclide, the nuclide inventory function is as follows.
ALLCo60=a1+b1×BU (3)
ALLCo60=a2+b2×E (4)
ここで、ALLCo60は、Co−60の総インベントリ[Bq]である。燃料集合体に用いられる材料に応じて、Co−60以外の核種についても、核種インベントリ関数を作成しておく。
ALLCo60 = a1 + b1 × BU (3)
ALLCo60 = a2 + b2 × E (4)
Here, ALLCo60 is the total inventory [Bq] of Co-60. Depending on the material used for the fuel assembly, a nuclide inventory function is created for nuclides other than Co-60.
次に、算出対象の燃料集合体の初期濃縮度および取出燃焼度のいずれかが入力される(S2)。初期濃縮度あるいは取出燃焼度は、入力部11から入力される。
Next, either the initial enrichment degree or the extracted combustion degree of the fuel assembly to be calculated is input (S2). The initial enrichment degree or the extracted combustion degree is input from the
さらに、入力された初期濃縮度または取出燃焼度を用いて、燃料集合体あたりの核種総インベントリを算出する(S3)。核種総インベントリは、核種インベントリ算出関数記憶部12に記憶された核種インベントリ関数を用いて、核種インベントリ演算部14が算出する。
Further, the nuclide total inventory per fuel assembly is calculated using the input initial enrichment or extracted burnup (S3). The nuclide
使用済燃料集合体の初期濃縮度が既知の場合は、核種インベントリ演算部14は、核種インベントリ算出関数記憶部12から、初期濃縮度−核種総インベントリ関数を読み込む。その後、読み込んだ初期濃縮度−核種総インベントリ関数を用いて、初期濃縮度を入力として燃料集合体当たりの核種総インベントリを算出する。
When the initial enrichment of the spent fuel assembly is known, the nuclide
取り出し燃焼度が既知の場合は、核種インベントリ演算部14は、核種インベントリ算出関数記憶部12から、取出燃焼度−核種総インベントリ関数を読み込む。その後、読み込んだ取出燃焼度−核種総インベントリ関数を用いて、取出燃焼度を入力として燃料集合体当たりの核種総インベントリを算出する。
When the extracted burn-up degree is known, the nuclide
次に、核種インベントリ積算部16が埋設処分場の核種総インベントリを算出する(S4)。燃料集合体当たりの核種総インベントリが一定とみなせる場合、核種インベントリ積算部16は、燃料集合体当たりの核種総インベントリに使用済み燃料集合体の発生体数を乗じることにより、埋設処分場の核種総インベントリを算出する。燃料集合体当たりの核種総インベントリが一定とみなせない場合、核種インベントリ積算部16は、使用済燃料集合体それぞれに対して核種インベントリ演算部14が算出した燃料集合体当たりの核種総インベントリを積算することにより、埋設処分場の核種総インベントリを算出する。
Next, the nuclide
このように、本実施の形態では、一旦、核種インベントリ算出関数を導出しておけば、使用済燃料集合体の初期濃縮度あるいは取出燃焼度の一次式で、簡便に埋設処分場の核種総インベントリを算出することができる。この際、放射化計算などは不要であるため、原子炉物理に基づく高度な知識や、被覆管などの製造ロット毎に異なる可能性のある母材の微量元素の同定、燃料の初期濃縮度、燃焼度、運転履歴、燃料構造の情報は不要である。その結果、原子炉物理に基づく高度な知識および技術に精通していない他分野の技術者であっても、容易にソースタームを評価でき、様々なシナリオの下に発生する使用済燃料集合体の発生量を基にソースタームを決定し、迅速に周辺影響評価を行うことができる。 As described above, in this embodiment, once the nuclide inventory calculation function is derived, it is a primary expression of the initial enrichment of the spent fuel assembly or the extracted burnup degree. Can be calculated. At this time, activation calculations are not required, so advanced knowledge based on reactor physics, identification of trace elements in the base material that may vary from production lot such as cladding, initial fuel enrichment, Information on burnup, operating history and fuel structure is not required. As a result, even engineers in other fields who are not familiar with advanced knowledge and technology based on reactor physics can easily evaluate the source terms, and the spent fuel assemblies generated under various scenarios The source term is determined based on the amount generated, and the surrounding influence can be quickly evaluated.
次に、核種インベントリ算出関数の導出方法について説明する。 Next, a method for deriving a nuclide inventory calculation function will be described.
図3は、本実施の形態における核種インベントリ算出関数の導出方法のフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart of a method for deriving a nuclide inventory calculation function in the present embodiment.
核種インベントリ算出関数は、使用済燃料集合体の初期濃縮度、出力密度、燃焼度、被覆管などの燃料集合体の構成部材中の初期先行核種量、燃料集合体の軸方向中性子束分布を入力として核種インベントリ算出関数作成部20によって導出される。ここで、先行核種は、たとえば算出する対象の核種がCo−60の場合はCo−59が先行核種となる。入力とするこれらの情報は、複数の燃料タイプについて与える。
The nuclide inventory calculation function inputs the initial enrichment of the spent fuel assembly, power density, burnup, the amount of initial leading nuclides in the fuel assembly components such as the cladding, and the axial neutron flux distribution of the fuel assembly. Is derived by the nuclide inventory calculation
まず、データ入力部22を介してこれらの情報を入力する(S11)。次に、燃料有効部インベントリ演算部28は、放射化計算によって燃焼度ごとの燃焼度毎の燃料有効部核種インベントリを算出する(S12)。ここで、燃料有効部とは、燃料集合体の軸方向の燃料(核燃料物質)が収納された領域のことである。
First, these pieces of information are input via the data input unit 22 (S11). Next, the fuel effective part
また、照射日数演算部26は、照射日数を算出する(S13)。燃焼度[GWd/t]は出力密度[GW/t]に照射日数[day]を乗じたものであるから、燃焼度と出力密度により照射日数は容易に算出される。
Moreover, the irradiation
次に、中性子束演算部24は、燃料有効部の中性子束を算出する(S14)。初期濃縮度により初期ウラン量、核分裂断面積は一意に決まる。また、出力密度は、中性子束[n/sec/cm2]、核分裂断面積[/cm]、核分裂当たりに発生するエネルギー[J]、初期ウラン量[g/cc]から容易に算出できる。軽水炉において、核分裂当たりに発生するエネルギー[J]は、ほぼ定数である。したがって、初期濃縮度と出力密度から中性子束を算出できる。
Next, the
このようにして、初期濃縮度、出力密度および燃焼度から被覆管部(燃料有効部)の中性子束と照射日数を算出することができる。 In this way, the neutron flux and irradiation days of the cladding tube portion (fuel effective portion) can be calculated from the initial enrichment, power density, and burnup.
また、中性子束演算部24は、軸方向中性子束分布と中性子束とを入力とし、燃料有効部外の中性子束を算出する(S15)。次に、燃料有効部外インベントリ演算部30は、この燃料有効部外中性子束と照射日数と燃料有効部外の初期先行核種量を入力とし、放射化計算によって、燃焼度ごとの燃料有効部外核種インベントリを算出する。
Further, the neutron
燃料集合体インベントリ演算部32は、燃料集合体の核種総インベントリを算出する(S16)。具体的には、燃料有効部インベントリ演算部28が算出した燃料有効部核種インベントリと、燃料有効部外インベントリ演算部30が算出した燃料有効部外核種インベントリとを合計して、燃焼度ごとの燃料集合体の核種総インベントリが算出される。
The fuel assembly
その後、核種インベントリ算出関数導出部34は、核種インベントリ算出関数を導出する(S17)。つまり、核種総インベントリと初期濃縮度との相関から、初期濃縮度−核種総インベントリ関数を作成する。また、核種インベントリ算出関数導出部34は、核種総インベントリと取出燃焼度との相関から、取出燃焼度−核種総インベントリ関数を作成する。
Thereafter, the nuclide inventory calculation
図4は、本実施の形態における初期濃縮度−核種総インベントリ関数の例を示すグラフである。図5は、本実施の形態における取出燃焼度−核種総インベントリ関数の例を示すグラフである。図4および図5は、1つの核種の総インベントリについて示したものである。 FIG. 4 is a graph showing an example of the initial enrichment-nuclide total inventory function in the present embodiment. FIG. 5 is a graph showing an example of the extracted burnup-nuclide total inventory function in the present embodiment. 4 and 5 show the total inventory of one nuclide.
図4および図5から、核種総インベントリと取出燃焼度あるいは初期濃縮度との相関は、取出燃焼度あるいは初期濃縮度の一次式でよく表現できることがわかる。他の核種についても同様である。 4 and 5, it can be seen that the correlation between the nuclide total inventory and the extracted burnup or initial enrichment can be well expressed by a linear expression of the extracted burnup or initial enrichment. The same applies to other nuclides.
10…インベントリ算出装置、11…入力部、12…核種インベントリ算出関数記憶部、14…核種インベントリ演算部、16…核種インベントリ積算部、20…核種インベントリ算出関数作成部、22…データ入力部、24…中性子束演算部、26…照射日数演算部、28…燃料有効部インベントリ演算部、30…燃料有効部外インベントリ演算部、32…燃料集合体インベントリ演算部、34…核種インベントリ算出関数導出部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記燃料集合体の初期濃縮度および取出燃焼度のいずれかの一次式で前記燃料集合体1体当たりの核種総インベントリを表現した核種インベントリ関数に前記使用済燃料集合体の初期濃縮度および取出燃焼度のいずれかを代入して前記使用済燃料集合体の核種総インベントリを算出する使用済燃料集合体核種総インベントリ算出工程、
を有し、
前記使用済燃料集合体核種総インベントリ算出工程は、
前記燃料集合体の初期濃縮度および取出燃焼度のいずれか、出力密度、燃焼度、燃料タイプ、構成部材中の初期先行核種量を入力として燃焼度ごとの前記燃料が収納された軸方向領域である燃料有効部の核種インベントリを算出する燃料有効部核種インベントリ算出工程と、
前記燃料集合体の出力密度、および燃焼度から照射日数を算出する照射日数算出工程と、
前記燃料集合体の初期濃縮度、出力密度、燃焼度から前記燃料有効部の中性子束を算出する燃料有効部中性子束算出工程と、
前記燃料有効部中性子束算出工程で算出した中性子束と前記燃料集合体の軸方向中性子束分布とから前記燃料集合体の燃料有効部の軸方向外側領域である燃料有効部外での中性子束を算出する燃料有効部外中性子束算出工程と、
前記燃料有効部外中性子束算出工程で算出した中性子束と前記照射日数算出工程で算出した照射日数と前記燃料有効部外の構成部材中の初期先行核種量を入力として燃焼度ごとの燃料有効部外の核種インベントリを算出する燃料有効部外核種インベントリ算出工程と、
前記燃料有効部核種インベントリ算出工程で算出した前記燃料有効部の核種インベントリと前記燃料有効部外核種インベントリ算出工程で算出した前記燃料有効部外の核種インベントリとを合計して前記燃料集合体の核種総インベントリを算出する核種総インベントリ算出工程と、
前記核種総インベントリ算出工程で算出した前記燃料集合体の核種総インベントリと、前記燃料集合体の初期濃縮度および取出し燃焼度のいずれかとの相関に基づいて前記インベントリ関数を導出するインベントリ関数導出工程と、
を有することを特徴とするインベントリ算出方法。 In an inventory calculation method for calculating a total nuclide inventory of spent fuel assemblies taken out after loading a fuel assembly in which a plurality of cladding tubes containing fuel are bundled into a core,
The initial enrichment and removal combustion of the spent fuel assembly are expressed in a nuclide inventory function that represents the total nuclide inventory per fuel assembly by a linear expression of either the initial enrichment or the removal burnup of the fuel assembly. A spent fuel assembly nuclide total inventory calculating step for calculating a total nuclide inventory of the spent fuel assembly by substituting any of the degrees,
Have
The spent fuel assembly nuclide total inventory calculation step includes:
One of the initial enrichment level and the extracted burnup level of the fuel assembly, the power density, the burnup level, the fuel type, and the amount of initial leading nuclides in the constituent members as inputs. A fuel effective part nuclide inventory calculating step for calculating a nuclide inventory of a fuel effective part;
And irradiating days calculation step of calculating the output density, and burn or RaTeru morphism days of the fuel assembly,
A fuel effective part neutron flux calculating step of calculating the neutron flux of the fuel effective part from the initial enrichment, power density, and burnup of the fuel assembly;
From the neutron flux calculated in the fuel effective part neutron flux calculation step and the axial neutron flux distribution of the fuel assembly, the neutron flux outside the fuel effective part, which is the axially outer region of the fuel effective part of the fuel assembly, is obtained. A fuel effective external neutron flux calculating step to calculate,
Fuel effective part for each burnup using as input the neutron flux calculated in the fuel effective part neutron flux calculating step, the irradiation days calculated in the irradiation day calculating part, and the amount of initial leading nuclides in the components outside the fuel effective part A fuel effective external nuclide inventory calculation step for calculating an external nuclide inventory;
The nuclide of the fuel assembly is obtained by summing the nuclide inventory of the fuel effective part calculated in the fuel effective part nuclide inventory calculating step and the nuclide inventory outside the fuel effective part calculated in the fuel effective part nuclide inventory calculating step. Nuclide total inventory calculation process for calculating total inventory;
An inventory function deriving step for deriving the inventory function based on the correlation between the nuclide total inventory of the fuel assembly calculated in the nuclide total inventory calculation step and either the initial enrichment or the removal burnup of the fuel assembly; ,
Features and to Louis inventory calculation method to have a.
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載のインベントリ算出方法。 Multiplying the total nuclide inventory by the number of the spent fuel assemblies to be disposed at the landfill site, and calculating the total nuclide inventory of the landfill site,
The inventory calculation method according to claim 1, further comprising:
前記燃料集合体の初期濃縮度および取出燃焼度のいずれかの一次式で前記燃料集合体1体当たりの核種総インベントリを表現した核種インベントリ関数を記憶した核種インベントリ算出関数記憶部と、
前記使用済燃料集合体の初期濃縮度および取出燃焼度のいずれかが入力される入力部と、
前記使用済燃料集合体の初期濃縮度、出力密度、照射日数および燃料有効部外の初期先行核種量が入力されるデータ入力部と、
前記燃料集合体の初期濃縮度および取出燃焼度のいずれか、出力密度、燃焼度、燃料タイプ、構成部材中の初期先行核種量を入力として燃焼度ごとの前記燃料が収納された軸方向領域である燃料有効部の核種インベントリを算出する燃料有効部インベントリ演算部と、
前記燃料集合体の出力密度、および燃焼度から照射日数を算出する照射日数演算部と、
前記燃料集合体の初期濃縮度、出力密度、燃焼度から前記燃料有効部の中性子束を算出し、算出した前記中性子束と前記燃料集合体の軸方向中性子束分布とから前記燃料集合体の燃料有効部の軸方向外側領域である燃料有効部外での中性子束を算出する中性子束演算部と、
前記中性子束演算部で算出された中性子束と、前記照射日数演算部で算出された照射日数と、前記燃料有効部外の構成部材中の初期先行核種量を入力として燃焼度ごとの燃料有効部外の核種インベントリを算出する燃料有効部外インベントリ演算部と、
前記燃料有効部インベントリ演算部が算出した燃料有効部核種インベントリと、前記燃料有効部外インベントリ演算部が算出した燃料有効部外核種インベントリとを合計して燃料集合体の核種総インベントリを算出する燃料集合体インベントリ演算部と、
を有することを特徴とするインベントリ算出装置。 In an inventory calculation device for calculating a total nuclide inventory of spent fuel assemblies taken out after loading a fuel assembly in which a plurality of cladding tubes containing fuel are bundled into a core,
A nuclide inventory calculation function storage unit storing a nuclide inventory function expressing a total nuclide inventory per one fuel assembly by a linear expression of any one of the initial enrichment and the extracted burnup of the fuel assembly;
An input unit to which one of the initial enrichment and the extracted burnup of the spent fuel assembly is input;
A data input unit for inputting the initial enrichment of the spent fuel assembly, the power density, the irradiation days, and the amount of initial leading nuclides outside the fuel effective part;
One of the initial enrichment level and the extracted burnup level of the fuel assembly, the power density, the burnup level, the fuel type, and the amount of initial leading nuclides in the constituent members as inputs. a fuel effective portion inventory calculation unit for calculating the nuclide inventory of certain fuel effective portion,
An irradiation day calculation unit for calculating the number of irradiation days from the power density of the fuel assembly and the burnup;
The neutron flux of the fuel effective part is calculated from the initial enrichment, power density, and burnup of the fuel assembly, and the fuel of the fuel assembly is calculated from the calculated neutron flux and the axial neutron flux distribution of the fuel assembly. A neutron flux calculator that calculates the neutron flux outside the fuel effective part, which is the axially outer region of the effective part,
Fuel effective part for each burnup using as input the neutron flux calculated by the neutron flux calculating part, the irradiation days calculated by the irradiation day calculating part, and the amount of initial leading nuclides in the components outside the fuel effective part A fuel effective external inventory calculation unit for calculating an external nuclide inventory,
A fuel that calculates the total nuclide inventory of the fuel assembly by summing the effective fuel nuclide inventory calculated by the effective fuel inventory calculator and the effective fuel nuclide inventory calculated by the non-fuel effective inventory calculator An aggregate inventory calculation unit;
An inventory calculation apparatus comprising:
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