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JP6485998B2 - Nuclear fuel management system and method - Google Patents
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Description

本発明は、原子炉で使用される核燃料の状態を継続的に管理する核燃料の管理システム及び方法に関するものである。   The present invention relates to a nuclear fuel management system and method for continuously managing the state of nuclear fuel used in a nuclear reactor.

原子力発電プラントは、例えば、原子炉、蒸気タービン、発電機などにより構成されている。そして、原子炉として加圧水型原子炉(PWR:Pressurized Water Reactor)を適用した場合、加圧水型原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水を生成する。蒸気発生器は、この高温高圧水(一次冷却水)と二次冷却水との間で熱交換し、蒸気を生成する。そして、蒸気タービンは、この蒸気によりタービンを駆動し、発電機はこの駆動力により発電する。   A nuclear power plant is constituted by, for example, a nuclear reactor, a steam turbine, a generator, and the like. When a pressurized water reactor (PWR) is applied as the nuclear reactor, the pressurized water reactor uses light water as the reactor coolant and neutron moderator, and uses high-temperature and high-pressure water that does not boil over the entire core. Generate. The steam generator exchanges heat between the high-temperature and high-pressure water (primary cooling water) and the secondary cooling water to generate steam. The steam turbine drives the turbine with the steam, and the generator generates power with the driving force.

加圧水型原子炉は、核分裂反応を起こしてエネルギを発生する物質を核燃料として使用し、具体的には、ウランやプルトニウムなどの重核種(核分裂性核種)が適用される。そして、加圧水型原子炉は、この重核種を用いて燃料集合体を製造し、複数の燃料集合体により炉心が構成されている。この燃料集合体は、例えば、ウラン酸化物がペレット状に焼き固められ、このペレットが複数燃料被覆管に充填されて燃料棒が形成され、この燃料棒が200本前後四角の格子状に束ねられて構成されている。   A pressurized water reactor uses a material that generates energy by causing a fission reaction as nuclear fuel, and specifically, heavy nuclides (fissionable nuclides) such as uranium and plutonium are applied. And a pressurized water reactor manufactures a fuel assembly using this heavy nuclide, and a core is constituted by a plurality of fuel assemblies. In this fuel assembly, for example, uranium oxide is baked and solidified into pellets, and a plurality of fuel cladding tubes are filled with the pellets to form fuel rods. The fuel rods are bundled in a grid of about 200 squares. Configured.

ところで、ウランやプルトニウムなどの重核種は、NPT(核兵器不拡散条約)を遵守し、IAEA(国際原子力機関)の保障措置の下で、その量が国により管理されている。また、重核種は、核分裂や放射性崩壊によって核分裂生成物としてFP(Fission Products)核種を発生する。このFP核種は、主に、質量数が90と130前後の核種が多く、代表的なものは、セシウム−137、ストロンチウム−90などがある。   By the way, heavy nuclides such as uranium and plutonium comply with NPT (Nuclear Non-Proliferation Treaty) and the amount is controlled by the country under the safeguards of IAEA (International Atomic Energy Agency). In addition, heavy nuclides generate FP (Fission Products) nuclides as fission products by fission or radioactive decay. The FP nuclides mainly have many nuclides having mass numbers of 90 and 130, and typical ones include cesium-137 and strontium-90.

特開2005−106540号公報JP 2005-106540 A

ところで、原子力発電プラント及び貯蔵施設にて、過酷事故(シビアアクシデント)が発生した場合、放射性物質が飛散するおそれがあることから、原子炉における重核種の重量だけでなく、FP核種の重量、放射線量、崩壊熱量などを、運転中や停止中を問わず即座に確認することが望まれている。なお、重核種やFP核種を評価する技術として特許文献1に記載されたものがあるが、即座に量を把握するものではない。   By the way, if a severe accident occurs in a nuclear power plant or storage facility, radioactive materials may be scattered, so not only the weight of heavy nuclides in the reactor but also the weight of FP nuclides, It is desired to immediately confirm the amount, the decay heat amount, etc. regardless of whether it is operating or stopped. In addition, although there exists what was described in patent document 1 as a technique which evaluates a heavy nuclide and FP nuclide, it does not grasp quantity immediately.

本発明は、上述した課題を解決するものであり、核燃料における重核種量や核分裂生成物発生量を即座に適正に把握して継続的に管理可能とする核燃料の管理システム及び方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and provides a nuclear fuel management system and method that can immediately and appropriately grasp the amount of heavy nuclides and the amount of fission products generated in nuclear fuel and enable continuous management. With the goal.

上記の目的を達成するための本発明の核燃料の管理システムは、原子炉で使用される期間及び前記原子炉から取り出されて所定の処理が行われる期間に核燃料を管理する核燃料の管理システムにおいて、重核種の重量と炉心の出力分布に基づいて核分裂生成物の重量を予め設定された所定期間ごとに算出し、現在の重核種の重量と核分裂生成物の重量を管理する、ことを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, the nuclear fuel management system of the present invention is a nuclear fuel management system that manages nuclear fuel during a period in which it is used in a nuclear reactor and a period in which it is taken out of the nuclear reactor and subjected to a predetermined treatment. The weight of the fission product is calculated at predetermined intervals based on the weight of the heavy nuclide and the power distribution of the core, and the current weight of the heavy nuclide and the weight of the fission product are managed. Is.

従って、新たな情報を用いることなく現在の重核種の重量と核分裂生成物の重量を把握することで、処理の効率化を可能とすることができると共に、この重核種の重量と核分裂生成物の重量を所定期間ごとに管理することで、核燃料が原子炉で使用されてから所定の処理が行われるまで、この核燃料の状態を継続的に把握することができる。   Therefore, by grasping the current weight of the heavy nuclide and the weight of the fission product without using new information, it is possible to increase the efficiency of the treatment, and the weight of the heavy nuclide and the fission product. By managing the weight for each predetermined period, it is possible to continuously grasp the state of the nuclear fuel until the predetermined processing is performed after the nuclear fuel is used in the nuclear reactor.

本発明の核燃料の管理システムでは、現在の重核種の重量と核分裂生成物の重量に基づいて放射線量と崩壊熱量を予め設定された所定期間ごとに算出し、現在の重核種の重量と核分裂生成物の重量と放射線量と崩壊熱量を管理することを特徴としている。   In the nuclear fuel management system of the present invention, the radiation amount and decay heat amount are calculated at predetermined intervals based on the weight of the current heavy nuclide and the weight of the fission product, and the current weight of the heavy nuclide and fission generation are calculated. It is characterized by controlling the weight, radiation dose, and decay heat of objects.

従って、現在の重核種の重量と核分裂生成物の重量だけでなく、放射線量や崩壊熱量を管理することができる。   Therefore, it is possible to manage not only the current weight of heavy nuclides and the weight of fission products, but also the radiation dose and decay heat.

本発明の核燃料の管理システムでは、核燃料が原子炉で使用される期間では、炉心の出力分布と現在の重核種の重量に基づいて現在の核分裂生成物の重量と放射線量と崩壊熱量を算出して管理することを特徴としている。   In the nuclear fuel management system of the present invention, during the period when the nuclear fuel is used in the nuclear reactor, the current fission product weight, radiation dose, and decay heat are calculated based on the power distribution of the core and the current heavy nuclide weight. It is characterized by management.

従って、核燃料が原子炉で使用される期間では、現在の炉心の状態に応じて高精度な量の管理を行うことが可能となり、安全性を向上することができる。   Therefore, during the period when the nuclear fuel is used in the nuclear reactor, it becomes possible to perform a highly accurate amount management according to the current state of the core, and the safety can be improved.

本発明の核燃料の管理システムでは、核燃料が原子炉から取り出されて所定の処理が行われる期間では、核燃料が原子炉から取り出されたときの重核種の重量と核分裂生成物の重量と放射線量と崩壊熱量に基づいて現在の重核種の重量と核分裂生成物の重量と放射線量と崩壊熱量を算出して管理することを特徴としている。   In the nuclear fuel management system of the present invention, the weight of the heavy nuclide, the weight of the fission product, and the radiation dose when the nuclear fuel is removed from the nuclear reactor during the period in which the nuclear fuel is removed from the nuclear reactor and the predetermined processing is performed. It is characterized by calculating and managing the current weight of heavy nuclides, the weight of fission products, the amount of radiation, and the amount of decay heat based on the amount of decay heat.

従って、使用済の核燃料に対して所定の処理が行われる期間では、原子炉から取り出されたときの核燃料の状態から量を推定することから、核燃料の状態を適正に把握して管理することができる。   Therefore, during the period when the predetermined treatment is performed on the spent nuclear fuel, the amount is estimated from the state of the nuclear fuel when it is removed from the nuclear reactor, so that the state of the nuclear fuel can be properly grasped and managed. it can.

本発明の核燃料の管理システムでは、重核種の重量と炉心の出力分布に基づいて核分裂反応率を算出し、核分裂反応率と核分裂生成物の収率に基づいて核分裂生成物の発生割合を算出し、核分裂生成物の発生割合と出力分布と詳細な燃焼チェーンに基づいて核分裂生成物の重量を算出することを特徴としている。   In the nuclear fuel management system of the present invention, the fission reaction rate is calculated based on the weight of the heavy nuclide and the power distribution of the core, and the generation rate of the fission product is calculated based on the fission reaction rate and the yield of the fission product. The weight of the fission product is calculated on the basis of the generation rate and output distribution of the fission product and the detailed combustion chain.

従って、核分裂生成物における各種類に対応した重量を高精度に算出することができる。   Accordingly, the weight corresponding to each type of fission product can be calculated with high accuracy.

本発明の核燃料の管理システムでは、予め設定された所定期間の重核種の重量変化量と炉心の出力分布変化量に基づいて核分裂生成物の重量変化量を算出する第1解析評価装置と、炉心の出力分布により校正された炉心設計解析に基づいて重核種および核分裂生成物の重量を算出する第2解析評価装置とが設けられることを特徴としている。   In the nuclear fuel management system of the present invention, a first analysis / evaluation apparatus for calculating a weight change amount of a fission product based on a weight change amount of a heavy nuclide and a power distribution change amount of a core for a predetermined period set in advance, And a second analysis / evaluation device for calculating the weights of heavy nuclides and fission products based on the core design analysis calibrated by the output distribution of.

従って、必要に応じて簡易的な量の算出と高精度な量の算出を選択することが可能となる。   Therefore, it is possible to select simple amount calculation and high-accuracy amount calculation as necessary.

また、本発明の核燃料の管理方法は、原子炉で使用される期間及び前記原子炉から取り出されて所定の処理が行われる期間に核燃料を管理する核燃料の管理方法において、重核種の重量と炉心の出力分布に基づいて核分裂生成物の重量を予め設定された所定期間ごとに算出し、重核種の重量と核分裂生成物の重量をリアルタイムで管理する、ことを特徴とするものである。   Further, the nuclear fuel management method of the present invention is a nuclear fuel management method for managing nuclear fuel during a period in which it is used in a nuclear reactor and during a period in which the nuclear fuel is removed from the nuclear reactor and a predetermined treatment is performed. The weight of the fission product is calculated for each predetermined period based on the output distribution of the above, and the weight of the heavy nuclide and the weight of the fission product are managed in real time.

従って、新たな情報を用いることなく現在の重核種の重量と核分裂生成物の重量を把握することで、処理の効率化を可能とすることができると共に、この重核種の重量と核分裂生成物の重量を所定期間ごとに管理することで、核燃料が原子炉で使用されてから所定の処理が行われるまで、この核燃料の状態を継続的に把握することができる。   Therefore, by grasping the current weight of the heavy nuclide and the weight of the fission product without using new information, it is possible to increase the efficiency of the treatment, and the weight of the heavy nuclide and the fission product. By managing the weight for each predetermined period, it is possible to continuously grasp the state of the nuclear fuel until the predetermined processing is performed after the nuclear fuel is used in the nuclear reactor.

本発明の核燃料の管理システム及び方法によれば、核燃料が原子炉で使用されてから所定の処理が行われる期間に、重核種の重量と炉心の出力分布に基づいて核分裂生成物の重量をリアルタイムで算出して管理するので、核燃料における重核種量や核分裂生成物発生量を適正に把握して継続的に管理可能とすることができる。   According to the nuclear fuel management system and method of the present invention, the weight of the fission product is calculated in real time based on the weight of the heavy nuclide and the power distribution of the core during a predetermined process after the nuclear fuel is used in the nuclear reactor. Therefore, the amount of heavy nuclides and the amount of fission products generated in nuclear fuel can be properly grasped and managed continuously.

図1は、本実施例の核燃料の管理システムを表す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a nuclear fuel management system according to the present embodiment. 図2は、本実施例の核燃料の管理システムにおける第1解析評価装置による処理方法を表すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a processing method by the first analysis / evaluation apparatus in the nuclear fuel management system of the present embodiment. 図3は、本実施例の核燃料の管理システムにおける第2解析評価装置による処理方法を表すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a processing method by the second analysis / evaluation apparatus in the nuclear fuel management system of the present embodiment.

以下に添付図面を参照して、本発明に係る核燃料の管理システム及び方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。   Exemplary embodiments of a nuclear fuel management system and method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.

図1は、本実施例の核燃料の管理システムを表す概略構成図、図2は、本実施例の核燃料の管理システムにおける第1解析評価装置による処理方法を表すフローチャート、図3は、本実施例の核燃料の管理システムにおける第2解析評価装置による処理方法を表すフローチャートである。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a nuclear fuel management system according to the present embodiment, FIG. 2 is a flowchart illustrating a processing method performed by the first analysis evaluation apparatus in the nuclear fuel management system according to the present embodiment, and FIG. 3 illustrates the present embodiment. It is a flowchart showing the processing method by the 2nd analysis evaluation apparatus in the management system of nuclear fuel.

本実施例の原子炉は、ウランやプルトニウムなどの重核種(核分裂性核種)を核燃料として使用すると共に、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させる加圧水型原子炉(PWR)である。   The nuclear reactor of this embodiment uses heavy nuclides such as uranium and plutonium (fissionable nuclides) as nuclear fuel, and light water as a reactor coolant and neutron moderator, making it a high-temperature and high-pressure water that does not boil over the entire core. This is a pressurized water reactor (PWR) in which this high-temperature high-pressure water is sent to a steam generator to generate steam by heat exchange.

原子炉は、内部に炉心が格納されており、この炉心は、複数の燃料集合体により構成され、複数の燃料集合体は、90度の対称性を維持するような幾何形状で配設されている。この燃料集合体は、複数の燃料棒と、各燃料棒を覆う複数の被覆管と、複数の被覆管を束ねるグリッドとにより構成され、燃料集合体の内部は減速材(冷却材)が満たされると共に、複数の制御棒及び炉内核計装が挿入可能となるように構成されている。   A nuclear reactor has a core stored therein, and this core is composed of a plurality of fuel assemblies, and the plurality of fuel assemblies are arranged in a geometric shape so as to maintain 90 degrees of symmetry. Yes. The fuel assembly includes a plurality of fuel rods, a plurality of cladding tubes that cover the fuel rods, and a grid that bundles the plurality of cladding tubes, and the inside of the fuel assembly is filled with a moderator (coolant). At the same time, a plurality of control rods and in-core nuclear instrumentation can be inserted.

燃料集合体は、断面方形状に形成され、例えば、17×17のセルで構成されている。そして、17×17のセルのうち、24個のセルにそれぞれ制御棒が挿入され、集合体中心のセルに炉内核計装が挿入される。また、その他のセルには、燃料棒がそれぞれ挿入される。   The fuel assembly is formed in a square cross section, and is composed of, for example, 17 × 17 cells. Then, control rods are inserted into 24 cells out of 17 × 17 cells, and in-core nuclear instrumentation is inserted into cells at the center of the assembly. Further, fuel rods are inserted into the other cells, respectively.

本実施例の核燃料の管理システム及び核燃料の管理方法は、原子炉で使用される期間及びこの原子炉から取り出されて所定の処理が行われる期間に核燃料を管理するものであって、重核種の重量と炉心の出力分布に基づいて核分裂生成物(以下、FP核種)の重量を予め設定された所定期間ごとに算出し、現在の重核種の重量とFP核種の重量を管理するものである。   The nuclear fuel management system and nuclear fuel management method according to the present embodiment manages nuclear fuel during a period in which it is used in a nuclear reactor and during a period in which the nuclear fuel is taken out from the nuclear reactor and subjected to predetermined processing. Based on the weight and the power distribution of the core, the weight of fission products (hereinafter referred to as FP nuclides) is calculated for each predetermined period, and the current weight of heavy nuclides and the weight of FP nuclides are managed.

また、本実施例の核燃料の管理システム及び核燃料の管理方法は、現在の重核種の重量とFP核種の重量に基づいて放射線量と崩壊熱量を予め設定された所定期間ごとに算出し、現在の重核種の重量とFP核種の重量と放射線量と崩壊熱量を管理するものである。   Further, the nuclear fuel management system and nuclear fuel management method of the present embodiment calculates the radiation dose and decay heat amount for each predetermined period based on the weight of the current heavy nuclide and the weight of the FP nuclide, It manages the weight of heavy nuclides, the weight of FP nuclides, radiation dose, and decay heat.

ここで、核燃料が原子炉で使用される期間とは、核燃料が原子炉の炉心にあって、核分裂を行うことで、原子炉から出力が取り出されている期間、つまり、原子力発電プラントにおける原子炉の運転期間である。この原子炉の運転期間では、炉心の出力分布に基づいて現在の重核種の重量とFP核種の重量と放射線量と崩壊熱量を算出して管理する。   Here, the period during which nuclear fuel is used in a nuclear reactor is a period in which nuclear fuel is in the core of the nuclear reactor and power is extracted from the nuclear reactor by performing nuclear fission, that is, a nuclear reactor in a nuclear power plant. This is the driving period. During the operation period of the reactor, the current weight of heavy nuclides, weight of FP nuclides, radiation dose, and decay heat are calculated and managed based on the power distribution of the core.

一方、核燃料が原子炉から取り出されて所定の処理が行われる期間とは、核燃料が原子炉の炉心から取り出された使用済核燃料となって燃料プールなどの中間貯蔵施設に保管されている期間、使用済核燃料が再処理施設で再処理されている期間、使用済核燃料が最終処分施設で最終処分されている期間、つまり、中間貯蔵施設や再処分施設や最終処分施設における処理期間である。この処理期間では、核燃料が原子炉から取り出されたときの重核種の重量とFP核種の重量と放射線量と崩壊熱量に基づいて現在の重核種の重量とFP核種の重量と放射線量と崩壊熱量を算出して管理する。   On the other hand, the period during which nuclear fuel is removed from the nuclear reactor and subjected to predetermined treatment is the period during which nuclear fuel is used as nuclear fuel removed from the reactor core and stored in an intermediate storage facility such as a fuel pool, This is a period in which spent nuclear fuel is reprocessed in a reprocessing facility, a period in which spent nuclear fuel is finally disposed in a final disposal facility, that is, a treatment period in an intermediate storage facility, a reprocessing facility, or a final disposal facility. During this treatment period, the weight of heavy nuclides, the weight of FP nuclides, the weight of FP nuclides, the amount of radiation and the amount of decay heat based on the weight of heavy nuclides, the weight of FP nuclides, the amount of radiation, and the amount of decay heat when nuclear fuel is removed from the reactor. Is calculated and managed.

即ち、本実施例の核燃料の管理システムにおいて、図1に示すように、核燃料としての燃料集合体は、原子力発電プラント11に納入され、原子炉の炉心に格納される。そして、使用後は、使用済の燃料集合体となり、原子力発電プラント11から中間貯蔵施設12、再処理施設13、最終処分施設14に輸送されて各種処理が施される。   That is, in the nuclear fuel management system of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the fuel assembly as nuclear fuel is delivered to the nuclear power plant 11 and stored in the reactor core. Then, after use, it becomes a spent fuel assembly, which is transported from the nuclear power plant 11 to the intermediate storage facility 12, the reprocessing facility 13, and the final disposal facility 14 for various processing.

原子力発電プラント11は、核燃料管理装置15が設けられている。この核燃料管理装置15は、入力部(例えば、操作盤)16と出力部(例えば、ディスプレイやプリンタ)17とデータベース(記憶部)18が接続されると共に、原子炉の中性子束検出器19が接続されている。   The nuclear power plant 11 is provided with a nuclear fuel management device 15. The nuclear fuel management device 15 is connected to an input unit (for example, operation panel) 16, an output unit (for example, a display or printer) 17, and a database (storage unit) 18, and to a neutron flux detector 19 of a nuclear reactor. Has been.

また、核燃料管理装置15は、第1解析評価装置21と第2解析評価装置22が接続されている。第1解析評価装置21は、予め設定された所定期間の重核種の重量の変化量と炉心の出力分布の変化量に基づいてFP核種の重量の変化量を算出するものである。また、第2解析評価装置22は、炉心設計データと炉心の出力分布に基づいてFP核種の重量を算出するものである。作業者は、入力部16から必要に応じて第1解析評価装置21と第2解析評価装置22のいずれか一方の処理を選択することができる。   The nuclear fuel management device 15 is connected to a first analysis evaluation device 21 and a second analysis evaluation device 22. The first analysis / evaluation apparatus 21 calculates the amount of change in the weight of the FP nuclide based on the amount of change in the weight of the heavy nuclide for a predetermined period and the amount of change in the power distribution of the core. The second analysis / evaluation device 22 calculates the weight of the FP nuclide based on the core design data and the power distribution of the core. The operator can select one of the processes of the first analysis evaluation device 21 and the second analysis evaluation device 22 as necessary from the input unit 16.

第1解析評価装置21は、図2に示すように、ステップS11にて、重核種の重量の変化量と炉心の出力分布の変化量(測定値)に基づいて核分裂反応率を算出する。ここで、重核種の重量は、燃料集合体が原子力発電プラント11に納入されたとき、管理データとして記録されている。また、炉心に設けられた中性子束検出器19は、炉心の中性子束を検出するものであり、炉心の出力の値に比例した信号を出力する。中性子束検出器19は、炉心の2次元方向(水平方向)に所定間隔で複数配置されていることから、核燃料集合体における出力信号として処理され、炉心の出力分布が求められる。   As shown in FIG. 2, the first analysis / evaluation device 21 calculates the fission reaction rate based on the change in the weight of the heavy nuclide and the change (measured value) in the power distribution of the core in step S <b> 11. Here, the weight of the heavy nuclide is recorded as management data when the fuel assembly is delivered to the nuclear power plant 11. The neutron flux detector 19 provided in the core detects the neutron flux in the core, and outputs a signal proportional to the output value of the core. Since a plurality of neutron flux detectors 19 are arranged at predetermined intervals in the two-dimensional direction (horizontal direction) of the core, they are processed as output signals in the nuclear fuel assembly, and the power distribution of the core is obtained.

重核種ごとの核分裂反応率は、単位時間及び単位領域あたりのある重核種の核分裂量(核分裂回数)である。また、重核種ごとの吸収反応率は、単位時間及び単位領域あたりのある重核種の中性子吸収量(中性子吸収回数)であり、重核種ごとの捕獲反応率は、単位時間及び単位領域あたりのある重核の中性子捕獲量(中性子捕獲回数)である。ある所定の重核種Xの燃焼方程式(核種の数の生成と消滅のバランス式)は、一般的に、以下で表すことができる。
ΔN=−λΔt+λΔt−RRa,XΔt+RRc、X−1Δt
ここで、Yは、核種Xの親核種、Δtは、前の時間点からの時間変化量、Nは、前の時間点の数密度、ΔNは、前の時間点からの数密度変化量、λは、崩壊定数(単位時間あたりの崩壊数、標準情報)、RRa,Xは、吸収反応率(核種Xが単位時間当たりに中性子を吸収する数)、RRc、X−1は、核種Xより質量数が1小さい核種(核種X−1)の捕獲反応率(核種X−1が単位時間あたりに中性子を捕獲する数)である。現在の重核種量を与えることでNx,Ny,ΔNは既知となるため、未知数はRRa,XおよびRRc、X−1の2つとなる。
ここで、吸収反応率と捕獲反応率にはある程度強い相関関係があり、この関係係数(F)を事前にデータベース等として用意しておく。これを用いて核種ごとの捕獲裂反応率は、下記数式に基づいて算出されるものとする。
RRc,X=F×RRa,X
この関係式を用いることで燃焼方程式あたりの未知数は1つとなり、RRa,Xを求めることができる。
ところで、核分裂反応率、捕獲反応率及び吸収反応率の間には、一般的に、以下の関係式が成り立つ。この関係式を用いることにより、核分裂反応率が算出される。
RRf、X=RRa、X−RRc、X
ここで、RRf,Xは、重核種Xの核分裂反応率(核種Xが単位時間当たりに核分裂する数)である。
The fission reaction rate for each heavy nuclide is the fission amount (number of fission) of a heavy nuclide per unit time and unit region. The absorption reaction rate for each heavy nuclide is the neutron absorption amount (neutron absorption number) of a heavy nuclide per unit time and unit region, and the capture reaction rate for each heavy nuclide is per unit time and unit region. This is the neutron capture amount (number of neutron captures) of heavy nuclei. A combustion equation of a certain heavy nuclide X (a balance equation of generation and disappearance of the number of nuclides) can be generally expressed as follows.
ΔN X = −λ X N X Δt + λ Y N Y Δt−RR a, X Δt + RR c, X−1 Δt
Here, Y is the parent nuclide of nuclide X, Δt is the amount of time change from the previous time point, N is the number density of the previous time point, ΔN is the number density change from the previous time point , λ is a decay constant (number of decays per unit time, standard information), RR a, X is an absorption reaction rate (number of nuclides X absorbing neutrons per unit time), RR c, X-1 are nuclides It is a capture reaction rate (number of nuclides X-1 capturing neutrons per unit time) of a nuclide (nuclide X-1) whose mass number is 1 smaller than X. Since Nx, Ny, and ΔN X are known by giving the current heavy nuclide amount, there are two unknowns, RR a, X and RR c, X-1 .
Here, there is a certain strong correlation between the absorption reaction rate and the capture reaction rate, and this relationship coefficient (F) is prepared in advance as a database or the like. Using this, the capture cleavage reaction rate for each nuclide is calculated based on the following mathematical formula.
RR c, X = F × RR a, X
By using this relational expression, there is one unknown per combustion equation, and RR a, X can be obtained.
By the way, the following relational expression generally holds among the fission reaction rate, the capture reaction rate, and the absorption reaction rate. The fission reaction rate is calculated by using this relational expression.
RRf , X = RRa , X- RRc , X
Here, RR f, X is the fission reaction rate of heavy nuclide X (the number of nuclide X that undergoes fission per unit time).

第1解析評価装置21は、ステップS12にて、核分裂反応率とFP収率(標準情報)に基づいてFP核種の発生割合を算出する。ここで、FP収率とは、あるFP核種が質量数に対してどのくらい分布しているかを表すものであり、理論上得ることが可能なそのFP核種における最大量(理論収量)に対する実際に得られた物質の量(収量)の比率である。このFP収率は、FP核種の種類、例えば、ストロンチウム、キセノン、ヨウ素、クリプトン、セシウムごとに設定される値である。FP核種の発生割合は、下記数式に基づいて算出される。
FP核種の発生割合=(重核種ごとの核分裂反応率×重核種ごとのFP収率)
の全種核種の積算値
In step S12, the first analysis / evaluation apparatus 21 calculates the generation rate of the FP nuclide based on the fission reaction rate and the FP yield (standard information). Here, the FP yield represents how much a certain FP nuclide is distributed with respect to the mass number, and is actually obtained with respect to the maximum amount (theoretical yield) in the FP nuclide that can be theoretically obtained. It is the ratio of the amount (yield) of the material obtained. This FP yield is a value set for each type of FP nuclide, for example, strontium, xenon, iodine, krypton, and cesium. The generation ratio of FP nuclides is calculated based on the following mathematical formula.
FP nuclide generation rate = (fission rate for each heavy nuclide x FP yield for each heavy nuclide)
Total value of all nuclides

第1解析評価装置21は、ステップS13にて、FP核種の発生割合と炉心出力と超詳細な燃焼チェーンに基づいてFP核種の重量を算出する。超詳細な燃焼チェーンとは、各FP核種における崩壊系列、FP収率、核異性対比、半減期などを関連付けて記載されたデータである。FP核種の重量は、下記の燃焼方程式を求めることができる。この場合、ある所定のFP核種Aの燃焼方程式(核種の数の生成と消滅のバランス式)を表している。
ΔN=−λΔt+λΔt−RRa,AΔt+RRc,A−1Δt
+ΣA,XRRf,XΔt
ここで、Bは、核種Aの親核種、Δtは、前の時間点からの時間変化量、Nは、前の時間点の数密度、ΔNは、前の時間点からの数密度変化量(計算で求めたい量)、λは、崩壊定数(単位時間あたりの崩壊数、標準情報)、RRa,Aは、吸収反応率(核種Aが単位時間当たりに中性子を吸収する数)、RRc,A−1は、核種Aより質量数が1小さい核種(A−1)の捕獲反応率(核種A−1が単位時間あたりに中性子を捕獲する数)、yは、FP収率(重核種Xの1核分裂あたりのFP核種Aの発生割合)である。ΣA,XRRf,Xは、FP核種の発生割合である。
In step S13, the first analysis / evaluation apparatus 21 calculates the weight of the FP nuclide based on the generation ratio of the FP nuclide, the core output, and the ultra-detailed combustion chain. The ultra-detailed combustion chain is data described in association with decay series, FP yield, nucleotropy contrast, half-life, etc. in each FP nuclide. The weight of the FP nuclide can be obtained from the following combustion equation. In this case, a combustion equation of a predetermined FP nuclide A (a balance equation of generation and disappearance of the number of nuclides) is represented.
ΔN A = −λ A N A Δt + λ B N B Δt−RR a, A Δt + RR c, A−1 Δt
+ Σ X y A, X RR f, X Δt
Here, B is the parent nuclide of nuclide A, Δt is the time variation from the previous time point, N is the number density at the previous time point, and ΔN is the number density variation from the previous time point ( Λ is the decay constant (number of decays per unit time, standard information), RR a, A is the absorption reaction rate (number of nuclides A absorbing neutrons per unit time), RR c , A-1 is the capture reaction rate of the nuclide (A-1) whose mass number is one smaller than that of the nuclide A (number of nuclides A-1 capturing neutrons per unit time), and y is the FP yield (heavy nuclide). FP nuclide A generation ratio per 1 fission of X). Σ X y A, X RR f, X is the generation rate of FP nuclides.

また、第1解析評価装置21は、重核種の重量とFP核種の重量に基づいて放射線量と崩壊熱量を算出する。放射線量と崩壊熱量は、下記数式に基づいて算出される。
放射線量=崩壊定数×核種数密度×時間変化量
崩壊熱量=崩壊定数×核種数密度×時間変化量×放射線量当たりの熱量
The first analysis / evaluation apparatus 21 calculates the radiation dose and the decay heat amount based on the weight of the heavy nuclide and the weight of the FP nuclide. The radiation dose and decay heat amount are calculated based on the following mathematical formula.
Radiation dose = decay constant x nuclide number density x time change amount Collapse heat amount = decay constant x nuclide number density x time change amount x heat amount per radiation dose

第1解析評価装置21は、複数の燃料集合体に対して予め設定された所定期間ごとに現在の重核種の重量とFP核種の重量と放射線量と崩壊熱量を算出し、データベース18に記録していく。このとき、原子炉の運転期間では、核分裂により重核種の重量が減少する一方、FP核種の重量が増加し、放射線量と崩壊熱量が変動する。一方、核燃料の処理期間では、核分裂がしないことから重核種の重量が一定で、FP核種の重量が減少し、放射線量と崩壊熱量も減少する。 The first analysis / evaluation device 21 calculates the current weight of heavy nuclides, the weight of FP nuclides, the amount of radiation, and the amount of decay heat for each predetermined period preset for a plurality of fuel assemblies, and records them in the database 18. To go. At this time, during the operation period of the nuclear reactor, the weight of heavy nuclides decreases due to nuclear fission, while the weight of FP nuclides increases, and the radiation dose and decay heat amount fluctuate. On the other hand, during the nuclear fuel treatment period, since the nuclear fission does not occur, the weight of the heavy nuclide is constant, the weight of the FP nuclide is decreased, and the radiation dose and decay heat are also reduced.

また、第2解析評価装置22は、図3に示すように、ステップS21にて、炉心設計データ(物性値、数量、断面積など)と超詳細な燃焼チェーンに基づいて燃料集合体ごとに2次元中性子輸送計算または拡散計算を行う。この2次元の方向とは、炉心の水平方向に直交するX−Y方向である。即ち、実効ミクロ断面積を用いて、特性法などの輸送計算手法または近代ノード法などの拡散計算手法に基づいて燃料集合体内の各詳細領域の中性子束を多群にわたって計算する。   Further, as shown in FIG. 3, the second analysis / evaluation apparatus 22 calculates 2 for each fuel assembly based on the core design data (physical property values, quantity, cross-sectional area, etc.) and the ultra-detailed combustion chain in step S21. Perform dimensional neutron transport calculations or diffusion calculations. This two-dimensional direction is an XY direction orthogonal to the horizontal direction of the core. In other words, the neutron flux of each detailed region in the fuel assembly is calculated over many groups based on the transport calculation method such as the characteristic method or the diffusion calculation method such as the modern node method using the effective micro cross section.

その後、第2解析評価装置22は、ステップS22にて、全ステップの超詳細燃焼計算を行う。全ステップとは、予め設定された所定期間ごとに行うことであり、炉心出力に基づいて各ステップの重核種重量、FP核種重量を算出する。核種重量は、以下の一般的な燃焼方程式に基づいて算出される。
dN/dt=−λ−σa,AφN+λ+σc,CφN
ここで、Nは、ある核種Aの数密度、λは、核種Aの崩壊定数、σa,Aは、核種Aのミクロ吸収断面積(核種Aの中性子の吸収しやすさを表す物理量)、φは、中性子束、Bは、核種Aの親核種、Cは、中性子捕獲により核種Aとなる核種、σc,Cは、核種Cのミクロ捕獲断面積(核種Cの中性子の捕獲しやすさを表す物理量)である。
Thereafter, in step S22, the second analysis / evaluation apparatus 22 performs super detailed combustion calculation of all steps. All steps are performed every predetermined period set in advance, and the heavy nuclide weight and FP nuclide weight of each step are calculated based on the core power. The nuclide weight is calculated based on the following general combustion equation.
dN A / dt = -λ A N A -σ a, A φN A + λ B N B + σ c, C φN C
Here, N A is the number density of a certain nuclide A, λ A is the decay constant of nuclide A, σ a, A is the microabsorption cross section of nuclide A (physical quantity indicating the ease of neutron absorption of nuclide A ), Φ is the neutron flux, B is the parent nuclide of nuclide A , C is the nuclide that becomes nuclide A by neutron capture, σ c, C is the micro capture cross section of nuclide C (the capture of neutrons of nuclide C) Physical quantity indicating ease).

第2解析評価装置22は、ステップS23にて、燃料集合体ごとの重核種、FP核種の核定数を計算する。即ち、核種の輸送計算によって得られる燃料集合体内の多群の中性子束を重みとして、燃料集合体内の多群の実効マクロ断面積を縮約・均質化し、均質化されたマクロ核定数を算出する。   In step S23, the second analysis / evaluation apparatus 22 calculates the nuclear constants of heavy nuclides and FP nuclides for each fuel assembly. That is, using the multi-group neutron flux in the fuel assembly obtained by the nuclide transport calculation as a weight, the effective macro-sectional area of the multi-group in the fuel assembly is reduced and homogenized, and the homogenized macro nuclear constant is calculated. .

第2解析評価装置22は、ステップS24にて、炉心設計データ(物性値、数量、断面積など)と炉心出力に基づいて全炉心に対して3次元中性子輸送計算または拡散計算を行い、ステップS25にて、炉心出力に基づいた中性子束分布の校正を行う。即ち、炉心設計データに基づいて求めた3次元データに対して、炉心出力を用いて補正する。   In step S24, the second analysis / evaluation apparatus 22 performs three-dimensional neutron transport calculation or diffusion calculation on the entire core based on the core design data (physical property values, quantity, cross-sectional area, etc.) and the core output, and step S25. The neutron flux distribution is calibrated based on the core power. In other words, the three-dimensional data obtained based on the core design data is corrected using the core power.

そして、第2解析評価装置22は、ステップS26にて、超詳細な燃焼チェーンに基づいて1ステップ(所定期間あたり)の超詳細な燃焼計算を行い、ステップS27にて、重核種及びFP核種の重量、放射線量、崩壊熱量を算出する。この核種重量、放射線量、崩壊熱量の算出は、前述の方法と同様である。   Then, in step S26, the second analysis / evaluation apparatus 22 performs super-detailed combustion calculation of one step (per predetermined period) based on the super-detailed combustion chain. In step S27, the second nuclide and FP nuclide are calculated. Calculate weight, radiation dose, and decay heat. The calculation of the nuclide weight, radiation dose, and decay heat amount is the same as that described above.

核燃料管理装置15は、第1解析評価装置21と第2解析評価装置22が接続されていることから、作業者は、必要に応じて第1解析評価装置21による処理と、第2解析評価装置22による処理を選択することができる。例えば、通常は、第1解析評価装置21が、現在の重核種の重量と炉心の出力分布に基づいて簡易的にFP核種の重量を算出し、FP核種の重量、放射線量、崩壊熱量を継続して管理し、詳細情報が必要なときに第2解析評価装置22が炉心設計データを加えて高精度にFP核種の重量を算出し、FP核種の重量、放射線量、崩壊熱量を継続して管理する。   Since the nuclear fuel management device 15 is connected to the first analysis / evaluation device 21 and the second analysis / evaluation device 22, the operator can perform processing by the first analysis / evaluation device 21 and a second analysis / evaluation device as necessary. 22 can be selected. For example, normally, the first analysis / evaluation device 21 simply calculates the weight of the FP nuclide based on the current weight of the heavy nuclide and the power distribution of the core, and continues the weight of the FP nuclide, the radiation dose, and the decay heat amount. When the detailed analysis is required, the second analysis and evaluation device 22 adds the core design data to calculate the weight of the FP nuclide with high accuracy, and continues to calculate the weight of the FP nuclide, the radiation dose, and the decay heat. to manage.

この場合、核燃料管理装置15は、燃料集合体ごとの現在の重核種の重量、FP核種の重量、放射線量、崩壊熱量のデータを所定期間ごとに算出し、データベース18に記憶させて蓄積して管理していく。なお、重核種は、核分裂によりその重量が減少することから、核燃料管理装置15は、燃料集合体におけるFP核種の重量を算出するとき、データベース18から現在の重核種の重量を取り出して処理を行う。   In this case, the nuclear fuel management device 15 calculates the current heavy nuclide weight, FP nuclide weight, radiation dose, and decay calorific value data for each fuel assembly for each predetermined period, stores them in the database 18 and accumulates them. Manage. Since the weight of heavy nuclides is reduced by fission, the nuclear fuel management device 15 takes out the weight of the current heavy nuclides from the database 18 when calculating the weight of the FP nuclides in the fuel assembly. .

そして、原子炉の運転期間にて、核燃料管理装置15は、炉心の出力分布を考慮して各燃料集合体における現在の重核種の重量、FP核種の重量、放射線量、崩壊熱量を算出し、核燃料の処理期間では、使用済として原子炉から取り出されたときの重核種の重量、FP核種の重量、放射線量、崩壊熱量を考慮してその移行の期間の各燃料集合体における重核種の重量、FP核種の重量、放射線量、崩壊熱量を推定する。   During the operation period of the nuclear reactor, the nuclear fuel management device 15 calculates the current heavy nuclide weight, FP nuclide weight, radiation dose, decay heat amount in each fuel assembly in consideration of the power distribution of the core, In the nuclear fuel treatment period, the weight of heavy nuclides in each fuel assembly during the transition period in consideration of the weight of heavy nuclides when removed from the reactor as spent, the weight of FP nuclides, the amount of radiation, and the amount of decay heat Estimate the weight, radiation dose, and decay heat of FP nuclides.

原子炉の運転期間では、原子力発電プラント11が各燃料集合体における重核種の重量、FP核種の重量、放射線量、崩壊熱量を管理するが、核燃料の処理期間では、原子力発電プラント11が管理してもよいが、中間貯蔵施設12、再処理施設13、最終処分施設14にデータを移管してそれぞれの施設が管理してもよい。   During the operation period of the nuclear reactor, the nuclear power plant 11 manages the weight of heavy nuclides, the weight of FP nuclides, the radiation amount, and the decay heat amount in each fuel assembly. However, during the nuclear fuel treatment period, the nuclear power plant 11 manages them. However, the data may be transferred to the intermediate storage facility 12, the reprocessing facility 13, and the final disposal facility 14 and managed by each facility.

このように所定の燃料集合体に対して、原子炉で使用されてから処分されるまでの期間の重核種の重量、FP核種の重量、放射線量、崩壊熱量を継続的に管理することから、原子力発電プラント11、中間貯蔵施設12、再処理施設13、最終処分施設14で事故が発生したとき、事故現場にある燃料集合体の状態を随時把握することが可能となり、放射能の拡散予測などを早期に行うことが可能となり、安全性を向上することができる。   In this way, for a given fuel assembly, we continuously manage the weight of heavy nuclides, the weight of FP nuclides, the amount of radiation, and the amount of decay heat from the time it is used in a nuclear reactor until it is disposed of. When an accident occurs in the nuclear power plant 11, the intermediate storage facility 12, the reprocessing facility 13, and the final disposal facility 14, it is possible to grasp the state of the fuel assembly at the accident site at any time, predicting the diffusion of radioactivity, etc. Can be performed at an early stage, and safety can be improved.

また、中間貯蔵施設12、再処理施設13、最終処分施設14では、燃料集合体の冷却期間を運転実績に基づいて模擬することが可能となり、使用済核燃料における放射線量や崩壊熱量を推定することで、不十分または過剰な施設の設計を抑制することができる。   Further, in the intermediate storage facility 12, the reprocessing facility 13, and the final disposal facility 14, it becomes possible to simulate the cooling period of the fuel assembly based on the operation results, and to estimate the radiation amount and decay heat amount of the spent nuclear fuel. Insufficient or excessive facility design can be suppressed.

このように本実施例の核燃料の管理システム及び方法にあっては、原子炉で使用される期間及び原子炉から取り出されて所定の処理が行われる期間に燃料集合体(核燃料)を管理するとき、重核種の重量と炉心の出力分布に基づいてFP核種の重量を予め設定された所定期間ごとに算出し、現在の重核種の重量とFP核種の重量を管理する。この場合、現在の重核種の重量とFP核種の重量に基づいて放射線量と崩壊熱量を予め設定された所定期間ごとに算出し、現在の重核種の重量とFP核種の重量と放射線量と崩壊熱量を管理している。   As described above, in the nuclear fuel management system and method according to the present embodiment, when the fuel assembly (nuclear fuel) is managed during the period in which the nuclear fuel is used and the period in which the nuclear fuel is taken out from the nuclear reactor and subjected to predetermined processing. Based on the weight of the heavy nuclide and the power distribution of the core, the weight of the FP nuclide is calculated every predetermined period, and the current weight of the heavy nuclide and the weight of the FP nuclide are managed. In this case, the radiation dose and decay heat amount are calculated for each predetermined period based on the weight of the current heavy nuclide and the weight of the FP nuclide, and the weight of the current heavy nuclide, the weight of the FP nuclide, the radiation dose and the decay. The amount of heat is managed.

従って、新たな情報を用いることなく現在の重核種の重量とFP核種の重量を把握することができ、処理の簡素化及び効率化を可能とすることができる。また、現在の重核種の重量とFP核種の重量に加えて放射線量と崩壊熱量を管理することから、現在の燃料集合体の状態を高精度に管理することができる。そして、この重核種の重量とFP核種の重量を所定期間ごとに管理することで、燃料集合体が原子炉で使用されてから所定の処理が行われるまで、この燃料集合体の状態を継続的に把握することができ、シビアアクシデント時における放射能の拡散予測を早期に、且つ、高精度に行うことができる。   Therefore, the current weight of heavy nuclides and the weight of FP nuclides can be grasped without using new information, and the process can be simplified and made more efficient. Further, since the radiation dose and decay heat quantity are managed in addition to the current heavy nuclide weight and FP nuclide weight, the current state of the fuel assembly can be managed with high accuracy. By managing the weight of the heavy nuclide and the weight of the FP nuclide for each predetermined period, the state of the fuel assembly is continuously maintained until the predetermined processing is performed after the fuel assembly is used in the nuclear reactor. Therefore, the diffusion of radioactivity during severe accidents can be predicted early and with high accuracy.

本実施例の核燃料の管理システムでは、燃料集合体が原子炉で使用される期間では、炉心の出力分布に基づいて現在の重核種の重量とFP核種の重量と放射線量と崩壊熱量を算出して管理する。従って、核分裂中の燃料集合体における各量を高精度に管理することができ、安全性を向上することができる。   In the nuclear fuel management system of this embodiment, during the period when the fuel assembly is used in the nuclear reactor, the current heavy nuclide weight, FP nuclide weight, radiation dose, and decay heat amount are calculated based on the power distribution of the core. Manage. Accordingly, each amount in the fuel assembly undergoing fission can be managed with high accuracy, and safety can be improved.

本実施例の核燃料の管理システムでは、燃料集合体が原子炉から取り出されて所定の処理が行われる期間では、燃料集合体が原子炉から取り出されたときの重核種の重量とFP核種の重量と放射線量と崩壊熱量に基づいて現在の重核種の重量とFP核種の重量と放射線量と崩壊熱量を算出して管理する。従って、原子炉から取り出されたときの燃料集合体の状態から各量を推定することとなり、燃料集合体の状態を適正に把握して管理することができる。   In the nuclear fuel management system of the present embodiment, the weight of the heavy nuclide and the weight of the FP nuclide when the fuel assembly is removed from the reactor during the period when the fuel assembly is removed from the reactor and the predetermined processing is performed. The current weight of heavy nuclides, the weight of FP nuclides, the amount of radiation and the amount of decay heat are calculated and managed on the basis of the radiation dose and decay heat. Therefore, each quantity is estimated from the state of the fuel assembly when it is taken out from the reactor, and the state of the fuel assembly can be properly grasped and managed.

本実施例の核燃料の管理システムでは、重核種の重量と炉心の出力分布に基づいて核分裂反応率を算出し、核分裂反応率とFP収率に基づいてFP核種の発生割合を算出し、測定期間と炉心の出力分布に基づいて燃焼度を算出し、FP核種の発生割合と燃焼度と超詳細な燃焼チェーンに基づいてFP核種の重量を算出している。従って、FP核種における各種類に対応した重量を高精度に算出することができる。   In the nuclear fuel management system of this embodiment, the fission reaction rate is calculated based on the weight of heavy nuclides and the power distribution of the core, the generation rate of FP nuclides is calculated based on the fission reaction rate and the FP yield, and the measurement period The burnup is calculated based on the power distribution of the reactor core, and the weight of the FP nuclide is calculated based on the FP nuclide generation rate, burnup, and ultra-detailed combustion chain. Therefore, the weight corresponding to each type in the FP nuclide can be calculated with high accuracy.

本実施例の核燃料の管理システムでは、現在の重核種の重量と炉心の出力分布に基づいてFP核種の重量を算出する第1解析評価装置21と、炉心の出力分布により校正された炉心設計解析に基づいて重核種及びFP核種の重量を算出する第2解析評価装置22とを設けている。従って、必要に応じて簡易的な量の算出と高精度な量の算出を選択することが可能となる。   In the nuclear fuel management system of the present embodiment, the first analysis / evaluation device 21 for calculating the weight of the FP nuclide based on the current weight of the heavy nuclide and the power distribution of the core, and the core design analysis calibrated by the power distribution of the core. And a second analysis / evaluation apparatus 22 for calculating the weight of heavy nuclides and FP nuclides based on the above. Therefore, it is possible to select simple amount calculation and high-accuracy amount calculation as necessary.

11 原子力発電プラント
12 中間貯蔵施設
13 再処理施設
14 最終処分施設
15 核燃料管理装置
16 入力部
17 出力部
18 データベース
19 中性子束検出器
21 第1解析評価装置
22 第2解析評価装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Nuclear power plant 12 Intermediate storage facility 13 Reprocessing facility 14 Final disposal facility 15 Nuclear fuel management device 16 Input unit 17 Output unit 18 Database 19 Neutron flux detector 21 First analysis evaluation device 22 Second analysis evaluation device

Claims (6)

原子炉で使用される期間及び前記原子炉から取り出されて所定の処理が行われる期間に核燃料における重核種の重量と核分裂生成物の重量を管理する核燃料の管理システムにおいて、
炉心の出力分布に基づいて所定期間ごとに前記重核種の重量の変化量を算出し、前記炉心の出力分布と現在の重核種の重量の変化量に基づいて核分裂反応率を算出し、前記核分裂反応率と核分裂生成物の収率に基づいて核分裂生成物の発生割合を算出し、
前記核分裂生成物の発生割合と前記炉心の出力分布詳細な燃焼チェーンに基づいて核分裂生成物の重量を算出すると共に、
測定期間と前記炉心の出力分布に基づいて燃焼度を算出する、
第1解析評価装置を備える、
ことを特徴とする核燃料の管理システム。
In a nuclear fuel management system for managing the weight of heavy nuclides and the weight of fission products in a nuclear fuel during a period of use in a nuclear reactor and a period of time when the fuel is taken out of the nuclear reactor and subjected to predetermined processing,
Based on the power distribution in the reactor core to calculate the weight of the amount of change in the heavy nuclides every predetermined period, to calculate the fission reaction rate on the basis of the output distribution and the amount of change in the weight of the current of the heavy nuclides of the reactor core, the fission Calculate the fission product generation rate based on the reaction rate and fission product yield,
To calculate the weight of the fission products on the basis of the fission occurrence rate of the product and the power distribution of the reactor core super detailed combustion chain,
Calculate the burnup based on the measurement period and the power distribution of the core,
Comprising a first analysis evaluation device;
A nuclear fuel management system.
前記重核種の重量と前記核分裂生成物の重量に基づいて放射線量と崩壊熱量を予め設定された所定期間ごとに算出して管理することを特徴とする請求項1に記載の核燃料の管理システム。 2. The nuclear fuel management system according to claim 1, wherein a radiation dose and a decay heat amount are calculated and managed at predetermined intervals based on a weight of the heavy nuclide and a weight of the fission product. 前記核燃料が前記原子炉で使用される期間では、前記炉心の出力分布に基づいて算出された現在の前記重核種の重量と、前記核分裂反応率を用いて算出された前記核分裂生成物の重量とに基づいて前記放射線量と前記崩壊熱量を算出して管理することを特徴とする請求項2に記載の核燃料の管理システム。 In the period in which the nuclear fuel is used in the reactor, the current of the the weight of the heavy nuclides calculated based on the power distribution of the reactor core, and the weight of the calculated the fission products using the fission reaction rate management system of the nuclear fuel of claim 2, wherein the managing by calculating the decay heat and the radiation dose based on. 前記核燃料が前記原子炉から取り出されて所定の処理が行われる期間では、前記核燃料が前記原子炉から取り出されたときの前記重核種の重量と前記核分裂生成物の重量と前記放射線量と前記崩壊熱量に基づいて現在の前記重核種の重量と前記核分裂生成物の重量と前記放射線量と前記崩壊熱量を算出して管理することを特徴とする請求項2に記載の核燃料の管理システム。 In the period in which the nuclear fuel is removed from the reactor predetermined processing is performed, the disintegration and the weight and the radiation dose of the weight and the fission products of heavy nuclides of when the nuclear fuel has been removed from the reactor management system of the nuclear fuel according to claim 2, characterized in that manages to calculate the decay heat by weight of the current of the heavy nuclides and weight and the radiation dose of the fission products on the basis of heat. 炉心設計データと前記炉心の出力分布と前記超詳細な燃焼チェーンに基づいて所定期間ごとに中性子輸送計算または拡散計算を行った後に超詳細燃焼計算を行ことで重核種の重量及び核分裂生成物の重量を算出する第2解析評価装置を更に備え、前記第1解析評価装置による処理と前記第2解析評価装置による処理を選択可能であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一つに記載の核燃料の管理システム。 Based on the core design data, the power distribution of the core, and the ultra-detailed combustion chain, the neutron transport calculation or diffusion calculation is performed every predetermined period, and then the ultra-detailed combustion calculation is performed to determine the weight of the heavy nuclide and fission products. 5. The apparatus according to claim 1, further comprising a second analysis / evaluation apparatus that calculates a weight , wherein the process performed by the first analysis / evaluation apparatus and the process performed by the second analysis / evaluation apparatus can be selected . The nuclear fuel management system according to one. 原子炉で使用される期間及び前記原子炉から取り出されて所定の処理が行われる期間に核燃料における重核種の重量と核分裂生成物の重量を管理する核燃料の管理方法において、
炉心の出力分布に基づいて所定期間ごとに前記重核種の重量の変化量を算出し、前記炉心の出力分布と現在の重核種の重量の変化量に基づいて核分裂反応率を算出し、前記核分裂反応率と核分裂生成物の収率に基づいて核分裂生成物の発生割合を算出し、
前記核分裂生成物の発生割合と前記炉心の出力分布詳細な燃焼チェーンに基づいて核分裂生成物の重量を算出すると共に、
測定期間と前記炉心の出力分布に基づいて燃焼度を算出する、
ことを特徴とする核燃料の管理方法。
In a nuclear fuel management method for managing the weight of heavy nuclides and the weight of fission products in a nuclear fuel during a period in which the nuclear fuel is used and a period in which a predetermined treatment is performed after being taken out of the nuclear reactor,
Based on the power distribution in the reactor core to calculate the weight of the amount of change in the heavy nuclides every predetermined period, to calculate the fission reaction rate on the basis of the output distribution and the amount of change in the weight of the current of the heavy nuclides of the reactor core, the fission Calculate the fission product generation rate based on the reaction rate and fission product yield,
To calculate the weight of the fission products on the basis of the fission occurrence rate of the product and the power distribution of the reactor core super detailed combustion chain,
Calculate the burnup based on the measurement period and the power distribution of the core,
A method for managing nuclear fuel.
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