CHEMKEq; 化学平衡論及び反応速度論の部分混合モデルに基づく化学組成評価コード(受託研究)

CHEMKEq; Evaluation code for chemical composition based on partial mixed model with Chemical Equilibrium and Reaction Kinetics (Contract research)

伊藤 裕人*; 塩津 弘之  ; 田中 洋一*; 西原 慧径*; 杉山 智之 ; 丸山 結 

Ito, Hiroto*; Shiotsu, Hiroyuki; Tanaka, Yoichi*; Nishihara, Satomichi*; Sugiyama, Tomoyuki; Maruyama, Yu

原子力施設事故時において施設内を移行する核分裂生成物(FP)の化学組成は、比較的遅い反応の影響を受けることにより化学平衡を仮定して評価した組成とは異なる場合が想定される。そのため、反応速度を考慮した化学組成評価が求められる。一方で、原子力施設事故時の複雑な反応に関する反応速度の知見は現状では限られており、実機解析に適用できるデータベースの構築に至っていない。そこで、FP化学組成評価における反応速度による不確かさの低減のため、化学平衡論及び反応速度論の部分混合モデルに基づく化学組成評価コードCHEMKEqを開発した。このモデルは、系全体の質量保存則の下、前駆平衡と見なせる化学種を化学平衡論モデルにより評価し、その後の比較的遅い反応を反応速度論モデルにより解くものである。さらにCHEMKEqは、本混合モデルに加え一般的な化学平衡論モデル及び反応速度論モデルが使用可能であり、かつ、それらモデル計算に必要なデータベースを外部ファイル形式とすることで汎用性の高い化学組成評価コードとなっている。本報は、CHEMKEqコードの使用手引書であり、モデル, 解法, コードの構成とその計算例を記す。また付録には、CHEMKEqコードを使用する上で必要な情報をまとめる。

Chemical composition of fission products transported in nuclear facilities in severe accidents is controlled by slower chemical reaction rates, therefore, it could be different from that evaluated on the chemical equilibrium assumption. Hence, it is necessary to evaluate the chemical composition with reaction kinetics. On the other hand, databases applicable to the analysis of nuclear facilities have not been constructed because knowledge of reaction rates of complex chemical reactions in severe accidents is currently limited. Accordingly, we have developed the CHEMKEq code based on a partial mixed model with chemical equilibrium and reaction kinetics to decrease uncertainties of the chemical composition caused by the reaction rate. The CHEMKEq code, under mass conservation law, firstly evaluates chemical species obeying the chemical equilibrium model, and then, relatively slow reactions are solved by the reaction kinetics model. Moreover, the CHEMKEq code has a multiplicity of use in evaluations of chemical composition because general chemical equilibrium and reaction kinetics models are also available and databases required to calculation are external file formats. This report is the user's guide of the CHEMKEq code, showing models, solution methods, structure of the code and calculation examples. And information to run the CHEMKEq code is summarized in appendixes.