Gamma-Ray Spectrometric Determination of Burnup Distribution and Cooling Time of Spent PWR Fuel Assemblies

감마선 분광분석에 의한 조사후 핵연료 집합체(PWR)의 연소분포 및 냉각시간 결정

Non-destructive gamma-ray spectrometry was carried out on the spent PWR fuel assemblies at the spent fuel pool of reactor-site. Attention was focused on the determination of burnup distribution and cooling time. For the measurement of burnup distribution, the concentration ratio of $^{134}$ Cs$^{137}$ Cs was used and the results showed these ratios varied with the positions of assemblies in the core during their irradiation. For the measurement of cooling time, $^{144}$ Ce$^{137}$ Cs was used and the results were agreed considerably well with the operator declared cooling time.

원자력 발전소의 조사후 핵연료 저장풀에시 조사후 핵연료 집합체에 대한 감마선 분광분석 실험을 비파괴적인 방법으로 수행하였다. 조사후 핵연료 집합체가 갖는 연소분포를 알기 위해서 1차핵분열 생성물과 2차핵분열 생성물간의 감마선 강도비인 $^{134}$ Cs$^{137}$Cs을 사용했으며 그 결과는 이들 집합체가 노심내에서 연소시에 가졌든 중성자 분포의 기대치와 상응하였다. 이로부터 감마선 강도비 $^{134}$ Cs$^{137}$Cs은 연소도 해석을 위한 좋은 인디케이터임을 확인하였다. 핵물질의 안전관리면에서 중요시되고 있는 조사후 핵연료의 냉각시간을 감마선 강도비 $^{144}$ Ce$^{137}$Cs을 사용하여 구했으며 이를 핵연료 관리기록에 의한 냉각시간과 비교해 본 결과 각각 2%, 10%이내의 차이를 나타내었다. 이로부터 본 실험에서 냉각시간을 하기 위해서 유도한 방정식을 단일 주기로 연소된 핵연료에 대해서 사용할 수 있음을 실증하였다.