Comparison and sensitivity analysis of the core characteristics of a sodium-cooled fast breeder reactor with 750 MWe output evaluated by JENDL-4.0 and ADJ2000R

JENDL-4.0およびADJ2000Rにより評価した750MWeナトリウム冷却高速増殖炉炉心特性の比較および感度解析

大釜 和也   ; 大木 繁夫 ; 杉野 和輝; 大久保 努

Ohgama, Kazuya; Oki, Shigeo; Sugino, Kazuteru; Okubo, Tsutomu

新たな核データライブラリJENDL-4.0に基づく高速炉用炉定数セットを用い、高除染MOXおよび高MA含有燃料を装荷した750MWe出力のナトリウム冷却高速増殖炉の炉心特性を評価した。この炉心特性を、従来より高速炉炉心設計に使用しているADJ2000Rに基づき評価した炉心特性と比較し、両者による違いを分析した。両炉定数セットにおける重要な核種・反応の核データの違いに起因する炉心特性への影響につき、燃焼感度分析により分析した。JENDL-4.0を高速炉設計に適用することにより、ADJ2000Rによる評価結果よりも増殖比,燃焼反応度,制御反応度収支が改善することがわかった。これは、両炉定数セットのU-238およびPu-239の捕獲反応断面積の差のためであることがわかった。また、両炉定数セットにより評価したナトリウムボイド反応度の差は1%以下だった。感度分析の結果、ADJ2000Rに比較して、JENDL-4.0の評価結果では、ナトリウムの弾性散乱断面積、U-238の非弾性散乱断面積および-averageの差に起因するナトリウムボイド反応度増加への寄与が生じるが、この増加への寄与は、Pu-239の捕獲反応断面積、鉄の非弾性散乱断面積およびAm-241の捕獲反応断面積の差によるナトリウムボイド反応度減少への寄与により相殺されることがわかった。

Core characteristics of a sodium-cooled fast breeder reactor (FBR) with 750 MWe output using highly decontaminated uranium and plutonium and highly minor-actinide-containing compositions were evaluated using the fast reactor cross-section set generated by the new Japanese nuclear data library JENDL-4.0. The core characteristics were compared with those obtained using the unified cross-section set ADJ2000R in order to investigate the differences between both the results. The effects on the core characteristics caused by the differences in the nuclear data of important reactions and nuclides in the cross-section sets were analyzed by a burnup sensitivity analysis. It was confirmed that adopting JENDL-4.0 to the FBR core design improves the breeding ratio, the burnup reactivity, and the reactivity control balance, because of the differences in the capture cross-sections of U-238 and Pu-239 of both the libraries. The difference in the sodium void reactivity evaluated with both the libraries was less than 1% because the increase caused by the differences in the elastic scattering cross-sections of sodium, the inelastic scattering cross-section, and the -average value of U-238 was practically cancelled out by the decrease caused by the differences in the capture cross-sections of Pu-239, the inelastic scattering cross-section of iron, and the capture cross- sections of Am-241.