核設計基本データベースの整備(V) -JUPITER実験解析の整合性評価-

Development of a standard data base for FBR core nuclear design (V); Consistency evaluation of JUPITER experimental analysis

石川 眞*; 杉野 和輝*; 斎藤 正幸*; 佐藤 若英*; 衣鳩 憲一*; 三田 敏男*

not registered; not registered; not registered; Sato, Wakaei*; not registered; Sanda, Toshio*

現在、大洗工学センター基盤技術開発部では、これまでに蓄積された量豊な炉物理研究の成果を集大成し、大型FBR炉心に有効に活用できるようにするための作業が進められている。本報告書は、この核設計基本データベース整備作業の一環として、JUPITER臨界実験解析の中で、特に臨界性に着目して、その炉物理的整合性を評価したものである。ここでは、単にJUPITERのC/E値が1.0に近いかどうかだけで妥当性を判断するのではなく、感度解析手法を全面的に使用して、実験解析結果が相互に矛盾がないかを定量的に検討し、また、核データライプラリの違いによる影響評価、JUPITERと異なる炉心であるFCAや「常陽」に対する解析や、JUPITER標準解析手法と全く異なるモンテ力ルロ解析手法との比較も行って、多様な観点から信頼性を高めることを基本方針とした。(1)JENDL-2ベースの70群基本炉定数セットJFS-3J2(89年版)と、3次元XYZ輸送計算相当の詳細解析手法を用いたJUPITER実験の臨界性のC/E値は、0.9930.999の範囲であり、全般的にやや過小評価である。また、均質・非均質の炉心型式に対する明らかなC/E値依存性が見られるが、感度解析の結果から判断してこの原因は主に、内部プランケットの存在とJFS-3・J2の核断面積誤差のためと考えられる。(2)炉心サイズの大小、CRP(Naチャンネル)の有無、制御棒の挿入・引抜、内部プランケットの有無など、炉心仕様の違いが臨界性に与える相対的変化については、最新の3次元XYZ輸送計算相当の詳細解析手法は、充分な予測精度をもつ。(3)JUPITER実験の臨界性の絶対値に対する解析誤差の評価値約0.3%kは、ZPPR-9炉心に対するモンテカルロ解析と最新解析手法による値がよく一致したことなどから、ほぼ妥当であると考えられる。(4)最新のJENDL-3.2ペース炉定数による解析値と、これまで標準として用いてきたJENDL-2ベース炉定数の結果はほぼ一致したが、核種毎の内訳分析により、非常に多くの核種反応の正負の寄与が、偶然に相殺した結果であることが判明した。従って、炉定数調整法などによる臨界実験データの反映がなければ、大型炉核設計の臨界性予測には相当の誤差が含まれる可能性がある。(5)FCA及び「常陽」の小型4炉心の臨界性解析結果とJU

In order to improve the design method and accuracy of large fast breeder cores, extensive work has been performed to accumulate and evaluate many kinds of results of fast reactor physics experiments and analyses. As a part of efforts to develop a standard data base for LMFBR core nuclear design, the present report evaluates the physical consistency of JUPITER experimental analysis, especially concentrating on criticality. Here, the judgment of consistency is based on not only the deviation degree of C/E values from unity, but also various viewpoints such as the comparison with other cores or other nuclear characteristics by sensitivity analysis, the effect of changing nuclear data library, the analysis of FCA and JOYO which have completely different source of data from JUPITER, and the use of the Monte Carlo method as an analytical reference. (1)The C/E values of JUPITER criticality are slightly underestimated in the range of 0.993-0.999, using the JFS-3-J2 (1989) group constant set based on JENDL-2 and three-dimensional XYZ transport theory with the most detailed analytical model. There is an obvious dependency of C/Es on reactor core concepts with homogeneous or heterogeneous structure, the main cause of which is considered to be the effect of internal blanket existence and cross-section errors of JFS-3-J2, judged from sensitivity analysis. (2)The latest analytical method and model based on three-dimensional XYZ transport theory has sufficient ability to predict the relative changes of JUPITER criticality caused by the effect of reactor core size, CRP sodium channel, control rod and internal blankets. (3)The analytical error of JUPITER criticality was evaluated as approximately 0.3%dk and this seems reasonable, because the results of Monte Carlo analysis for ZPPR-9 criticality were almost identical with those of our standard analytical method. (4)The analytical results based on the latest JENDL-3.2 library were very close to those of JENDL-2 results, ...