プルトニウム-240同位体組成割合を考慮した計算誤差評価に基づくMOX燃料体系の推定臨界下限増倍率の算出

Calculation of the estimated criticality lower limit multiplication factor of MOX fuel systems based on the evaluation of calculation errors dependent on plutonium-240 isotopic fraction

佐藤 庄平; 奥野 浩  

Sato, Shohei; Okuno, Hiroshi

推定臨界下限増倍率は、評価対象と類似した燃料体系の臨界実験データに対して同じ臨界計算コードシステムを適用した計算結果から未臨界と判断してよいと考える中性子増倍率の上限値である。本報告書では合理的なウラン・プルトニウム混合酸化物燃料(MOX燃料)体系の推定臨界下限増倍率を算出する方法を確立することを目的に、統計処理対象の分類範囲について検討するとともに、その統計処理対象ごとにPu同位体組成割合依存性を考慮した計算誤差評価を実施した。この評価には、臨界計算コードMVPと評価済核データライブラリーJENDL3.3を利用し、国際臨界安全ベンチマーク評価プロジェクト(ICSBEP)ハンドブックに登録されたMOX燃料の臨界実験を適用した。燃料の種類の分類範囲に「二重非均質体系」を新たに導入することで、ベンチマーク計算結果のPu同位体組成への依存性が強くなることを見いだした。この分類と誤差評価の結果、推定臨界下限増倍率のすべての算出値がベンチマーク計算結果を下回ること、また従来の方法に基づく推定臨界下限増倍率よりも推定臨界下限増倍率を高くとれることを確認した。

The estimated criticality lower limit multiplication factor (hereafter, ECLLMF) is the upper limit of the neutron multiplication factor where the system may be judged subcritical through the calculation results of the same criticality calculation system applied to analogous fuel systems to be evaluated. Aiming to establish an effective method to find the rational ECLLMF of mixed uranium and plutonium oxide (MOX) fuel systems, this report investigated the classification of the critical experiments for the statistical processing, and evaluated the calculation errors with considering the dependence on Pu isotopic fraction within the classified experiments. In this evaluation, the criticality calculation code MVP and the evaluated nuclear data library JENDL-3.3 library were utilized, and the criticality experiments with MOX fuels registered in the international criticality safety benchmark evaluation project (ICSBEP) handbook were adopted. It was found that the dependency of the benchmark calculation results on the Pu isotopic fraction was enhanced by introducing a new fuel class: "dual heterogeneous fuel systems." As a result of this classification and error evaluation, it was confirmed that the calculated values of all the ECLLMFs were below the benchmark calculation results, and that the value of the ECLLMF was high compared with that obtained with the traditional method.