Study on the basic core analysis of the new STACY

新STACYの基本炉心解析に関する研究

郡司 智  ; 吉川 智輝 ; 荒木 祥平   ; 井澤 一彦 ; 須山 賢也

Gunji, Satoshi; Yoshikawa, Tomoki; Araki, Shohei; Izawa, Kazuhiko; Suyama, Kenya

燃料デブリの組成や特性は不確かであるため、安全評価に用いる計算コードや核データの妥当性を検証するための臨界実験が必要である。このため、原子力機構は「STACY」と呼ばれる臨界実験装置の更新改造を進めてきた。新STACYの初臨界は、2024年春に予定されている。本論文では、新STACYの初臨界時の炉心構成について検討した結果を報告する。初臨界時には、中性子減速条件の異なる2組の格子板(間隔は1.50cmと1.27cm)が用意される。しかし、使用可能なUO燃料棒の本数には400本までの制限がある。また、初臨界の臨界水高さを95cm程度に設定したい。これは、アルミニウム合金製の中間格子板(高さ約98cm)の有する反応度影響を回避するためである。この条件を満たす初臨界の炉心配置を計算機解析で構築した。最適な減速条件に近い1.50cmの格子板を用いた正方形の炉心構成では、臨界に達するまでに261本の燃料棒が必要である。1.27cmの格子板については、1.80cm間隔で市松模様に燃料棒を配置した2つの炉心配置を検討した。一つは1.27cmと1.80cmの2つの領域を持つ炉心配置で、もう一つは1.80cmのみの炉心配置である。臨界に必要な燃料棒は、それぞれ341本と201本である。本論文では、これら3つの炉心構成とその計算モデルについて示す。

Since the compositions and properties of the fuel debris are uncertain, critical experiments are required to validate calculation codes and nuclear data used for the safety evaluation. For this purpose, JAEA has been modifying a critical assembly called "STACY". The first criticality of the new STACY is scheduled for spring 2024. This paper reports the consideration results of the core configurations of the new STACY at the first criticality. We prepared two sets of gird plates with different neutron moderation conditions (their intervals are 1.50 cm and 1.27 cm). However, there is a limitation on the number of available UO fuel rods. In addition, we would like to set the critical water heights for the first criticality at around 95 cm. This is to avoid the reactive effect of the aluminum alloy middle grid plates (Approx. 98 cm high). The core configurations for the first criticality satisfying these conditions were constructed by computational analysis. A square core configuration with the 1.50 cm grid plate that is close to the optimum moderation condition needs 261 fuel rods to reach criticality. As to the 1.27 cm grid plate, we considered two core configurations with 1.80 cm intervals by using a checkerboard arrangement. One of them has two regions core configuration with 1.27 and 1.80 cm intervals, and the other has only 1.80 cm intervals. They need 341 and 201 fuel rods for the criticality, respectively. This paper shows these three core configurations and their calculation models.