Loading...
Please wait, while we are loading the content...
Similar Documents
Preliminary Experiments for Reactor Noise Analysis using Neutron Detector with Eu doped LiCaAlF 6
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Maeno, Kensuke |
| Copyright Year | 2016 |
| Abstract | 福島第一原子力発電所(1F)炉心溶融事故により発生した溶融燃料取り出し作業時の未臨界度測定に向け、γ 線バックグランドが高い場で中性子を測定することができる小型中性子検出器について検討した。本研究で は、キリタンポ状の Eu:TRUST LiCAF で波長シフトファイバを包んだ形状の検出器を試作し、中性子/γ線弁 別性能を過去の知見と比較した。また、Cf 自発核分裂中性子源を用いた炉雑音測定の予備実験を実施した。 キーワード:Eu:TRUST LiCAF、未臨界度測定、炉雑音解析、溶融燃料取り出し 1.緒言 1F 炉心溶融事故により発生した溶融燃料は、原子炉構造材・制御棒材料と混ざり合い冷え固まった 「燃料デブリ」として炉内に存在している。1F 廃炉に向け燃料デブリを取り出す必要がある。この際、作業 現場の未臨界度(-ρ)を監視することで作業の安全性・効率性を担保できる。燃料デブリ取り出し作業を想定し た場合の未臨界度測定手法として、体系に動的変化を加えない中性子源増倍法や炉雑音解析手法が挙げられ る。これまで、燃料内の固有中性子源(自発核分裂,(α,n))のみで中性子計数を測定し、両手法に基づく未臨界度 測定が可能であることが確認されている。しかし、燃料デブリ取り出し現場は高γ線量率場であるため、高 線量率の γ 線が中性子検出器に影響を与え、未臨界度測定値に影響を与えるといった問題点が生じ得る。ま た、一般的に He を利用した中性子検出器が用いられているが、ガス封入型検出器であるため検出器形状の 自由度は低く、検出器挿入に十分なスペースを要する。本研究では、検出器形状の自由度が高い Eu:LiCaAlF6(LiCAF)を用いたシンチレーション検出器を試作し、中性子/γ線弁別性能を評価した。また、炉雑 音実験を行う予備実験として、名大内で中性子源を用いた雑音実験を行い試作した検出器の性能を評価した。 2.Feynman-α法 Feynman-α法は炉雑音解析法の一種であり、中性子が検出 された時刻情報を統計処理することで未臨界度を推定する手法である。ある 時間幅 T の間に中性子の検出を行い、検出された中性子数の真の平均値を C(T)とする。この測定を多数回繰り返した場合、検出中性子数C(T)に対する 2 次中性子相関量 Y 値は(1)式で定義される。得られたY(T)値に対して(2)式を フィッティングすることで即発中性子減衰定数αを推定し、臨界時の即発中 性子減衰定数α0を用いて(3)式によりドル単位の未臨界度(−ρ$)を測定する。 3.Eu:TRUST-LiCAF[1] LiCaAlF6結晶は中性子との Li 6 (n, α)t反応により発光 するため、この反応を中性子検出に利用することができる。結晶を大きくすることで検出効率は向上する が、n/γ弁別性能は低下する。そこで、結晶を小片上に加工し透明樹脂中に分散させる(Transparent RUbber SheeT)ことで γ線除去能力・高い中性子感度を持つ検出媒体となる。これを Eu:TRUST-LiCAF と呼ぶ。 4.試作した検出器の概要 Eu:TRUST-LiCAF を用いることで、小型(5[mm] × 50[mm])で中性子に対し高感度 かつ n/γ弁別性能が高い検出器の作成を試みた。本研究では、検出効率の向上を狙い、波長シフトファイバ の周りを TRUST-LiCAF で包み込んだ、キリタンポ状の形状に加工した。 5.実験結果・考察 名大内で1n/γ弁別実 験、2中性子検出時刻情報収集実験を行っ た。1については、まず、比較的弱い γ線 源として2.1 × 10[Bq]の Co を用いた。こ の時 Cf は1.5 × 10[Bq]であった。Fig.1 左に示すようにγ線源がある場合であって も中性子起因のピークを確認することがで きた。次に1.0 × 10[Bq]の Cs を用いて同 様の実験を行った(Fig.1 右)。この結果から 10程度のオーダーであれば弁別できるこ とを確認した。2については、γ線源があ る場・ない場において中性子検出時刻を収 集し、Y(T)を測定した。また、得られた Y(T)の結果を He 検出器と比較し、同様 の結果が得られることを確認した(Fig.2 左)。次に、核分裂反応が検知できてい ることを確認するために、ポアソン中性 子源(Am-Be)を用いて同様の実験を行 った(Fig.2 右)。Cf 自発核分裂で発生 した中性子の場合は放出数にばらつきが あるため、C(T)の分散が大きくなりY(T) は正となることを確認した。ポアソン中 性子源でY(T) < 0となった理由は検出器 不感時間に依る。以上より、試作した Eu:TRUST-LiCAF 検出器を用いた炉雑音解析により核分裂反応の検知が可能であることを確認できた。 謝辞 本研究成果は科研費(15K18317)の助成による。 参考文献 [1]D. Sugimoto, K. Watanabe, A. Yamazaki, A. Uritani, et al., “Study on neutron detector using transparent rubber sheet with dispersed small pieces of LiCaAlF6 scintillator,” Physics Procedia, 60, pp. 349-355, (2014). Y = C(T) − C(T) 2 |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://confit.atlas.jp/guide/event-img/aesj2016f/1L21/public/pdf?type=in |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
