Development of evaluation method for core deformation reactivity in sodium-cooled fast reactor; Verification of core deformation reactivity evaluation based on first-order perturbation theory

ナトリウム冷却高速炉の炉心変形反応度評価手法の開発; 一次摂動論に基づく炉心変形反応度評価の検証

堂田 哲広  ; 加藤 慎也  ; 飯田 将来*; 横山 賢治   ; 田中 正暁  

Doda, Norihiro; Kato, Shinya; Iida, Masaki*; Yokoyama, Kenji; Tanaka, Masaaki

ナトリウム冷却高速炉の従来の炉心設計において、炉心変形による負の反応度フィードバックは、解析評価の不確かさが大きく、考慮されて来なかった。今後、炉心設計を最適化するためには、予測精度の高い解析評価手法を開発し、過度な保守性を排除した評価を実施することが必要となる。そこで、炉物理,熱流動,構造力学の連成解析によるプラント過渡時の炉心変形反応度評価手法を開発した。本評価手法の検証として、燃料集合体が炉心中心から1列ずつ半径方向に水平移動した変形炉心の反応度を計算し、モンテカルロ法による参考値と比較した結果、炉心領域での集合体変位による反応度はよく一致するが、反射体領域では過大評価する結果となり、今後のモデル改良に対する課題を抽出することができた。

In the conventional core design in sodium-cooled fast reactors (SFRs), negative reactivity feedback due to core deformation was neglected because of large uncertainty in analytical evaluation. To optimize core design, it is necessary to develop an analytical evaluation method and eliminate excessive conservativeness. An evaluation method for core deformation reactivity has been developed by coupling analysis of neutronics, thermal-hydraulics, and structural mechanics. For the verification study of the neutronics calculation method, the reactivity was calculated for the deformed core geometry in which the fuel assembly (FA) moved horizontally in the radial direction for each row from the core center. Compared to reference values derived from Monte Carlo calculations, the calculated reactivity due to FA displacement agreed well in the core region and was overestimated in the reflector region. The modification challenges in development of the core deformation model were identified.