Abstract The transuranic (TRU) ingot is considered to be the most prominent target material of pyroprocessing in terms of safeguards since it contains almost all of the Pu of the feed spent fuel. Due to the high density, excessively high neutron emission rates, and high neutron multiplication of the U/TRU ingot, it is impractical to apply gamma-ray spectroscopy or neutron coincidence counting techniques to the quantification of the Pu content of the U/TRU ingot. Since the passive neutron albedo reactivity (PNAR) technique is known to be sensitive to the total fissile mass of target material and the uncertainty of its singles Cd ratio is independent of the accidental coincidence coming from the high neutron emission rate, the capability of the PNAR technique for the quantification of the Pu content of the U/TRU ingot has been investigated using the MCNPX code with a spent fuel library with 81 different cases of various kinds of initial enrichment, burnup, and cooling time. The MCNPX simulation results for the Cd ratio versus Pu content of the U/TRU ingot show the maximum error in the Pu mass between the linear fit and the real Pu content in the U/TRU ingot is 2.14% for 4.5 wt% initial enrichment cases. The results of this study show that the PNAR technique can be one possible method for the direct nondestructive assay for the Pu of the U/TRU ingot.

中文翻译：

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使用 244Cm 中子反照率反应技术直接无损检测 U/TRU 铸锭热加工过程中的 Pu 及其误差

摘要 超铀 (TRU) 锭被认为是高温处理最突出的目标材料，因为它几乎包含进料乏燃料的所有 Pu。由于U/TRU锭的密度高、中子发射率过高、中子倍增率高，应用伽马射线能谱或中子符合计数技术对U/TRU锭的Pu含量进行量化是不切实际的. 由于已知被动中子反照率反应 (PNAR) 技术对目标材料的总裂变质量敏感，并且其单晶 Cd 比率的不确定性与来自高中子发射率的偶然巧合无关，PNAR 技术量化 U/TRU 锭的 Pu 含量的能力已经使用 MCNPX 代码和乏燃料库进行了研究，该库具有 81 种不同类型的初始浓缩、燃耗和冷却时间的不同情况。U/TRU 锭的 Cd 比率与 Pu 含量的 MCNPX 模拟结果显示线性拟合与 U/TRU 锭中实际 Pu 含量之间的 Pu 质量的最大误差为 2.14%，对于 4.5 wt% 的初始富集情况. 这项研究的结果表明，PNAR 技术可以成为 U/TRU 锭的 Pu 直接无损检测的一种可能方法。U/TRU 锭的 Cd 比率与 Pu 含量的 MCNPX 模拟结果显示线性拟合与 U/TRU 锭中实际 Pu 含量之间的 Pu 质量的最大误差为 2.14%，对于 4.5 wt% 的初始富集情况. 这项研究的结果表明，PNAR 技术可以成为 U/TRU 锭的 Pu 直接无损检测的一种可能方法。U/TRU 锭的 Cd 比率与 Pu 含量的 MCNPX 模拟结果显示线性拟合与 U/TRU 锭中实际 Pu 含量之间的 Pu 质量的最大误差为 2.14%，对于 4.5 wt% 的初始富集情况. 这项研究的结果表明，PNAR 技术可以成为 U/TRU 锭的 Pu 直接无损检测的一种可能方法。