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PLUTON:Three-group neutronic code for burnup analysis of isotope generation and depletion in highly irradiated LWR fuel rods

PLUTON:軽水炉高燃焼燃料におけるアイソトープ生成と消滅の燃焼解析を行う三群中性子反応計算コード

Lemehov, S.; 鈴木 元衛

Lemehov, S.; Suzuki, Motoe

PLUTONコードは水炉のUO$$_{2}$$燃料、Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$入り燃料、不均一MOX燃料などのペレットにおける発熱密度、燃焼度、超ウラン元素の濃度、プルトニウム蓄積、核分裂性同位元素の減損、核分裂生成元素の濃度などの半径方向プロファイルを平均値とともに時間及び燃焼度の関数として算出する3群中性子反応燃焼解析コードである。本コードはWindows PC上で稼働するプログラムであり、ペレット内中性子減衰の理論的な形状関数を適用したので、非常に高速で正確な計算が容易に実行できる。本コードは、検証のために必要な実験データを提供するHalden炉の照射条件を内蔵している。計算対象の超ウラン元素は$$_{92}$$U$$^{233-239}$$, $$_{93}$$Np$$^{237-239}$$, $$_{94}$$Pu$$^{238-243}$$, $$_{95}$$Am$$^{241-244}$$ 及び $$_{96}$$Cm$$^{242-245}$$ である。また、扱うポイゾン性核分裂生成物元素は、$$_{54}$$Xe$$^{131, 133, 135}$$, $$_{48}$$Cd$$^{113}$$, $$_{62}$$Sm$$^{149, 151, 152}$$, $$_{64}$$Gd$$^{154-160}$$, $$_{63}$$Eu$$^{153, 155}$$, $$_{36}$$Kr$$^{83, 85}$$, $$_{42}$$Mo$$^{95}$$, $$_{43}$$Tc$$^{99}$$, $$_{45}$$Rh$$^{103}$$, $$_{47}$$Ag$$^{109}$$, $$_{53}$$I$$^{127, 129, 131}$$, $$_{55}$$Cs$$^{133}$$, $$_{57}$$La$$^{139}$$, $$_{59}$$Pr$$^{141}$$, $$_{60}$$Nd$$^{143-150}$$, $$_{61}$$Pm$$^{147}$$ である。扱うFPガス及び揮発性生成物元素は、$$_{36}$$Kr$$^{83-86}$$, $$_{54}$$Xe$$^{129-136}$$, $$_{52}$$Te$$^{125-130}$$, $$_{53}$$I$$^{127-131}$$, $$_{55}$$Cs$$^{133-137}$$ 及び $$_{56}$$Ba$$^{135-140}$$である。解析結果の検証は83GWd/tUの燃焼度までなされ、解析と実測データは満足すべき一致をみた。

PLUTON is a three-group neutronic code analyzing, as functions of time and burnup, the change of radial profiles, together with average values, of power density, burnup, concentration of trans-uranium elements, plutonium buildup, depletion of fissile elements, and fission product generation in water reactor fuel rod with standard UO2 , UO2-Gd2O3 , inhomogeneous MOX, and UO2-ThO2 . The PLUTON code, which has been designed to be run on Windows PC, has adopted a theoretical shape function of neutron attenuation in pellet, which enables users to perform a very fast and accurate calculation easily. The present code includes the irradiation conditions of the Halden Reactor which gives verification data for the code. The total list of trans-uranium elements included in the calculations consists of 92U233-239, 93Np237-239, 94Pu238-243, 95Am241-244 (including isomers), and 96Cm242-245. Verification has been performed up to 83 GWd/tU, and a satisfactory agreement has been obtained.

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