Burnup Evaluation of Spent PWR Fuel by Measuring Gamma-Ray of Fission Product Cs-137

핵분열 생성핵종 Cs-137 감마선의 측정에 의한 PWR 사용후 핵연료 연소도 평가

Spent PWR fuel rods have been scanned axially and sectionally to measure the relative gamma-ray intensity of Cs-137 and then bumups of the scanned rods determined by measuring Nd-148 which has been chemically separated. From these experimental results, a linear relation(LR) between the gamma-ray intensity of Cs-137 and the bumup in the range of 10∼35 GWD/MTU was obtained. In order to validate the LR, the Cs-137 gamma-ray intensity of unknown sample was nondestructively measured and the bumup obtained by the LR was compared with that of the Nd-148 method. It is revealed that the results from both methods are in good agreement, and thus it seems to be possible to estimate the bumup of spent PWR fuel rod by measuring nondestructively gamma-ray of fission product Cs-137.

사용후 가압경수로 핵연료봉속에 들어 있는 핵분열 생성핵종의 하나인 Cs-137감마선의 상대적 세기를 핵연료봉의 길이방향 및 단면방향으로 측정(스캐닝)하고 이곳에서 시료를 취하여 화학분석 법 인 Nd-148 정량법으로 연소도를 구한 후 Cs-137 검출세기와 연소도간의 관계식을 유도하였는데 이들은 연소도 영역 10∼35 GWD/MTU에서 일차 선형적으로 비례하고 있음이 확인되었다. 아울러, 임의의 사용후 가압 경수로 핵연료를 대상으로 한 검증시험에서 검출된 Cs-137감마선의 세기를 이 관계식에 대입하여 계산한 연소도와 Nd-148 정량법으로 산출한 값을 비교하였다. 그 결과, 양자간에는 잘 일치하고 있음을 보여주었다. 이로서 유도된 관계식을 이용하여 Cs-137 감마선세기의 분포로부터 연소도를 추정하는 것이 가능하게 되었다.