DE1809525B2 - Zur zerstoerungsfreien abbrandbestimmung geeignetes kernbrenn- und/oder brut- stoffelement - Google Patents
Zur zerstoerungsfreien abbrandbestimmung geeignetes kernbrenn- und/oder brut- stoffelementInfo
- Publication number
- DE1809525B2 DE1809525B2 DE19681809525 DE1809525A DE1809525B2 DE 1809525 B2 DE1809525 B2 DE 1809525B2 DE 19681809525 DE19681809525 DE 19681809525 DE 1809525 A DE1809525 A DE 1809525A DE 1809525 B2 DE1809525 B2 DE 1809525B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- isotope
- nuclear fuel
- breeding material
- fuel
- mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 title claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 238000009395 breeding Methods 0.000 claims description 15
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 3
- 244000144987 brood Species 0.000 claims description 3
- 230000005258 radioactive decay Effects 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 2
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 claims 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-IGMARMGPSA-N cobalt-59 atom Chemical compound [59Co] GUTLYIVDDKVIGB-IGMARMGPSA-N 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/06—Devices or arrangements for monitoring or testing fuel or fuel elements outside the reactor core, e.g. for burn-up, for contamination
- G21C17/063—Burn-up control
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein zur zerstörungsfreien Abbrandbestimmung geeignetes Kernbrenn-
und/oder Brut-Stoffelement, bei dem zur Messung der Intensität radioaktiver Strahlen, insbesondere der
Intensität emittierter Gamma-Strahiung, ein aktivierbares Isotop oder Isotopengemisch vorgesehen ist, dessen
Halbwertzeit des radioaktiven Zerfalls nach der Aktivierung hinreichend groß ist im Verhältnis zur
Bestrahlungszeit des Kernbrenn- und/oder Brut-Stoffelements im Kernreaktor.
Die Bestimmung des Abbrandes von in einem Kernreaktor eingesetzten Brenn- und/oder Brut-Stoffelementen
dient zur Feststellung, wann die Elemente aus dem Reaktor entnommen und aufbereitet werden
müssen. Man strebt dabei an, diese Bestimmungen mit möglichst großer Genauigkeit durchzuführen, weil ein
zu weitgehender Abbrand die Reaktivität des Reaktors ungünstig beeinflussen, eine vorzeitige Entnahme und
anschließende Wiederaufarbeitung der Elemente dagegen unnötige Kosten verursachen würde. Zur Gewährleistung
eines stetigen Reaktorbetriebes kommt es dabei darauf an, diese Bestimmungen trotz großer
Genauigkeit in möglichst kurzer Zeit durchzuführen.
Es sind verschiedene Verfahren und Einrichtungen zur zerstörungsfreien Bestimmung des Abbrandes von
Brennelementen bekanntgeworden. So ist es bekannt, den Abbrand durch Bestimmung der bei der Kernspaltung
entstehenden Neutronen zu messen, die mit einer gewissen Verzögerung gegenüber den Neutronen, die
von den bei der Spaltung entstandenen Spaltprodukten emittiert v/erden. Bekannt ist ferner die Bestimmung des
Abbrandes durch gammaspektrometische Untersuchungen des Spaltproduktspektrums. Nachteilig ist hierbei
die in Kauf zu nehmende lange Wartezeit. Bekannt ist schließlich auch die Bestimmung des Abbrandes durch
Neutronenabsorptionsmessungen sowie durch Messung der Reaktivitätsänderungen mittels kleiner Meßreaktoren.
Diese bekannten Verfahren haben jedoch alle den Nachteil, daß zu ihrer Durchführung ein großer
Aufwand an Einrichtungen erforderlich ist Außerdem läßt die Genauigkeit der zum Stand der Technik
gehörenden Verfahren zur Bestimmung des Abbrandes, insbesondere wegen der verhältnismäßig geringen
Meßeffekte und wegen der durch die Spaltproduktaktivität verursachten Störungen, zu wünschen übrig.
Bei dem eingangs angegebenen, zur zerstörungsfreien Abbrandbestimmung geeigneten Kernbrenn-
und/oder Brut-Stoffelenient werden die Isotope oder
das Isotopengemisch auch in Form von Drähten auf der
Oberfläche der Elemente angeordnet, wobei als Isotope
Co-59 und Ag-109 in reiner Form sowie als mit Aluminium verdünnten Legierungen hiervon verwendet
werden (vgl. »Euratom-Report EUR 3123e«, 1966,
Seiten 66 bis 75, sowie »Euratom« Nr. 4, Band 6, 1967, Seiten 107 bis 108).
Ein Nachteil besteht darin, daß das Meßergebnis deshalb ungenau ist, weil die aus der Bestrahlungsintensität
der an der Oberfläche der Brennelemente angeordneten Isotope nur im Rückschluß auf eine
Bestimmung der im Inneren des Brennelements herrschenden Abbrandverhältnisse getroffen werden
kann. Denn sowohl der Neutronenfluß als auch das Neutronenspektrum sind am Ort der angeordneten
Drähte und innerhalb des Brennelements unterschiedlieh. Dies führt zu erheblichen Ungenauigkeiten der
Bestimmung, die dadurch noch erhöht werden, daß infolge der Anordnung von Drähten aus Isotopen an der
Oberfläche der Brennelemente die örtlich unterschiedlichen Bestrahlungsverhältnisse in das Meßergebnis
eingehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein zur zerstörungsfreien Abbrandbestimmung geeignetes Kernbrenn-
und/oder Brut-Stoffelement anzugeben, das in verhältnismäßig kurzer Zeit eine genauere Abbrandbestimmung
ermöglicht.
Die Erfindung geht dabei von der Tatsache aus, daß in dem Spektralbereich der von den bei der Spaltung im
Brennelement entstehenden Spaltprodukten ausgesandten Strahlung ein Bereich existiert, der praktisch
strahlungsfrei ist. Sie geht von der weiteren Tatsache aus, daß es aktivierbare Isotope gibt, die in diesem
Bereich eine Spektralünie hinreichender Intensität aufweisen und zugleich hinsichtlich ihres Verhaltens
unter den im Reaktorbetrieb herrschenden Bedingungen so konstant sind, daß die Meßergebnisse insbesondere
weder durch Migration noch in anderer Weise verfälscht werden. Die Erfindung macht sich außerdem
die Tatsache zunutze, daß es Isotope gibt, die außer den vorbezeichneten Eigenschaften eine Halbwertzeit der
durch die Bestrahlung induzierten Aktivität des radioaktiven Zerfalls besitzen, die im Verhältnis zu der
Bestrahlungszeit des Brennstoffes oder des Brutstoffes hinreichend groß ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Isotop oder Isotopengemisch
innerhalb des Kernbrenn- und/oder Brutstoffes verteilt ist.
Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß mindestens eine Spektrallinie des aktivierten Isotops
oder !sotopengemisches im Energiebereich zwischen 1 und 1,5MeV liegt. Das erlaubt, daß die Aktivitäten
dieser Isotope oder des Isotopengemisches etwa 100 Stunden nach Beendigung der Bestrahlung gemessen
werden. Es zeigte sich hierbei, daß die Messungen nach Ablauf Jieser Zeit durch Strahlung von bei der Spaltung
des Brennstoffes entstandenen Produkten nicht gestört wurden. Isotope, die diese Forderung erfüllen und somit
— wie an sich bekannt — bevorzugt verwendbar sind,
sind die Isotope von Kobalt, Zink oder Silber oder Gemische dieser Isotope. Die Mengen des jeweiL
zugesetzten Isotops oder Isotopengemisches richtet sich nach dem Aktivierungsquerschnitt, der Zerfallskonstanten und nach der Intensität, die erforderlich ist, die >°
Aktivität des zugesetzten Isotops oder Isotopengemisches mit hinreichender Genauigkeit oberhalb des
Untergrundes quantitativ nachzuweisen, der durch die Comptonelektronen hervorgerufen wird, die durch die
von den Spaitprodukten ausgesandten Gammastrahlen erzeugt werden. Dabei muß de rauf geachtet werden,
daß der makroskopische Absorptionsquerschnitt des zugesetzten Isotops oder Isotopengemisches so bemessen ist, daß die Neutronenökonomie so wenig wie
möglich beeinträchtigt wird. Bei der Verwendung von Kobalt 59 genügt es beispielsweise, je Gramm Spaltstoff
— wobei als Spaltstoff U235 benutzt wurde — etwa 60 mg Kobalt zuzusetzen, um eine dem Spaltprodukt
Cs137 gleiche Linienintensität zu erhalten. Das Verhältnis
der makroskopischen Absorptionsquerschnitte von Kobalt und U235 lag dabei unterhalb von 1 %.
Es ist häufig zweckmäßig, das aktivierbare isotop oder Isotopengemisch dem Brenn- und/oder Brutstoff in
homogener Verteilung zuzugeben.
Zweckmäßig kann es auch sein, das Isotop oder Isotopengemisch innerhalb des Brenn- und/oder Brutstoffes in Form von Drähten, Streifen oder Plättchen
vorzusehen.
Das Verfahren zur Bestimmung des Abbrandes mittels des Kernbrenn- und/oder Brut-Stoffelements
gemäß der Erfindung ist ohne weiteres zur Bestimmung des restlichen Gehaltes an Kernbrennstoff in Brenn-
und/oder Brutelementen anwendbar. Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen
Verfahrens besteht darin, daß ein an sich bekannter, zur
Messung der Intensität der Strahlung geeigneter Meßkopf an der zum Wechsel, Umsetzen, Umwälzen
oder sonstigen zur Handhabung der Elemente in an sich
bekannter Weise vorgesehenen Vorrichtung so angeordnet ist, daß die Abbrandbestimmung während
oder im Anschluß an die Bcstimmungsfunkiion dieser
Vorrichtung durchführbar ist.
Claims (4)
1. Zur zerstörungsfreien Abbrandbestimmung
geeignetes Kernbrenn- und/oder Brut-Stoffelement, bei dem zur Messunp der Intensität radioaktiver
Strahlung, insbesondere der Intensität emittierter Gammastrahlung, ein aktivierbares Isotop oder
Isotopengemisch vorgesehen ist, dessen Halbwertzeit des radioaktiven Zerfalls nach der Aktivierung
hinreichend groß ist im Verhältnis zur Bestrahlungszeit des Kernbrenn- und/oder Brut-Stoffelements im
Kernreaktor, dadurch gekennzeichnet, daß das Isotop oder Isotopengemisch innerhalb des
Kernbrenn- und/oder Brutstoffes verteilt ist
2. Kernbrenn- und/oder Brut-Stoff element nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine SpektralUnie des aktivierten Isotops oder
Isotopengsmisches im Energiebereich zwischen 1 und 1,5 MeV liegt
3. Kernbrenn- und/oder Brut-Stoffelement nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die
Verwendung von Kobalt-, Silber- oder Zink-Isotopen oder Gemischen hiervon.
4. Kernbrenn- und/oder Brut-Stoffelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Isotop oder Isotopengemisch innerhalb des Brenn· und/oder Brutstoffes in Form von Drähten,
Streifen oder Plättchen vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19681809525 DE1809525B2 (de) | 1968-11-18 | 1968-11-18 | Zur zerstoerungsfreien abbrandbestimmung geeignetes kernbrenn- und/oder brut- stoffelement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19681809525 DE1809525B2 (de) | 1968-11-18 | 1968-11-18 | Zur zerstoerungsfreien abbrandbestimmung geeignetes kernbrenn- und/oder brut- stoffelement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1809525A1 DE1809525A1 (de) | 1970-06-11 |
| DE1809525B2 true DE1809525B2 (de) | 1976-11-11 |
Family
ID=5713649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19681809525 Granted DE1809525B2 (de) | 1968-11-18 | 1968-11-18 | Zur zerstoerungsfreien abbrandbestimmung geeignetes kernbrenn- und/oder brut- stoffelement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1809525B2 (de) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT333392B (de) * | 1974-04-30 | 1976-11-25 | Fleck Carl M Dr | Verfahren zur messung der lokalen flusszeit bzw. des abbrandes von kernbrennstoffen |
| FR3123128B1 (fr) * | 2021-05-20 | 2023-07-21 | Orano Ds – Demantelement Et Services | Procédé, système et dispositif de détermination d’une quantité de matière fissile dans une installation |
-
1968
- 1968-11-18 DE DE19681809525 patent/DE1809525B2/de active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE1809525A1 (de) | 1970-06-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2917473C2 (de) | Vorrichtung zum Bestimmen der Zusammensetzung eines Materialstromes | |
| DE3413844A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum messen der uranisotopanreicherung | |
| DE4017100A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von kernbrennstoffgehalt in einer langgestreckten kernbrennstoffsaeule | |
| DE2946003C2 (de) | Verfahren zum Ermitteln von Strahlungsmeßwerten von mehreren an bestimmten Bereitstellungsorten in einem Strahlungsmeßgerät angeordneten radioaktiven Proben | |
| DE2324205A1 (de) | Verfahren zum zerstoerungsfreien bestimmen von additiven in kernbrennstoffen | |
| DE1809525B2 (de) | Zur zerstoerungsfreien abbrandbestimmung geeignetes kernbrenn- und/oder brut- stoffelement | |
| DE2260094A1 (de) | Verfahren zur bestimmung des dosiswertes von neutronen | |
| DE2354788A1 (de) | Analyse von brennstoffstaeben | |
| DE2454970A1 (de) | Verfahren zum lokalisieren eines leckenden brennstoffelements in einem leistungsreaktor der schnellbrueterbauart | |
| DE1016854B (de) | Kernreaktor mit einer Einrichtung zur Messung der Intensitaet der Neutronenstrahlung | |
| DE2202321A1 (de) | Neutronendetektor | |
| Muench | Nuclear fuel and/or fertile material element suitable for non-destructive determination of burn-up | |
| DE2127811A1 (de) | Identitätsdokument und Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung eines solchen Dokumentes | |
| DE2164098C3 (de) | Verfahren zur Bestimmung des Abbrandes von Brennelementen für Kernreaktoren | |
| AT338385B (de) | Verfahren zur messung der leistungsverteilung in thermischen reaktorkernen | |
| DE1489685B2 (de) | Verfahren zur Unterscheidung von kugelförmigen Betriebselementen von Kernreaktoren nach ihren Neutronenwechselwirkungseigenschaften | |
| Muench | Nuclear fuel and/or fertile element suitable for non-destructive burn-up determination | |
| DE1614014C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Gehalts an spalt barem Material in aus Kernreaktoren entnommenen Brennelementen oder Brennstoffproben | |
| DE1764686C2 (de) | Vorrichtung zum Nachweis der Alphastrahlung von α-emittierenden Gasen | |
| DE6926252U (de) | Vorrichtung zum bestimmen der neutronenabsorptions- und multiplikations- parameter buendelartiger brennstoffelemente | |
| DE2518876C2 (de) | Verfahren zur Messung des Abbrandes von Kernbrennstoffen | |
| DE1808308C3 (de) | Verfahren zur Unterscheidung von kugelförmigen Betriebselementen von Kernreaktoren nach ihren Neutronenwechselwirkungseigenschaften | |
| AT249815B (de) | Verfahren und Einrichtung zur zerstörungsfreien Untersuchung von Kernbrennstoffproben bzw. ganzen Brennstoffelementen | |
| DE1297244B (de) | Einrichtung zum Messen der Energie von Gamma- oder Roentgenstrahlung mit einem Primaerstrahlungs-Detektor und einem oder mehreren mit demselben in Koinzidenz geschalteten Sekundaerstrahlungs-Detektoren | |
| DE1648901C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von spaltbarem Material in Proben, z. B. in Kernbrennstoffelementen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |