高速炉核特性の数値解析手法の改良(II)

Improvement of numerical analysis method for FBR core characteristics (II)

竹田 敏一*; 木本 達也*; 北田 孝典*; 片木 洋介*

Takeda, Toshikazu*; not registered; Kitada, Takanori*; not registered

本報告書は次の2部と付録から構成されている。第1部 摂動モンテカルロ法による反応度評価手法の改良第2部 3次元六角体系用輸送ノード法の改良付録 高速炉におけるドップラー反応度解析のためのU238サンプルの実効断面積第1部 摂動モンテカルロ法による反応度評価手法の改良摂動モンテカルロ法の理論式の検討を行い、その後摂動モンテカルロ法の計算コードへの導入を行った。同じヒストリー数の計算を行ったところ、摂動モンテカルロ計算コードでの計算時間は、通常のモンテカルロ計算の12割程度の増加であった。作成した摂動モンテカルロ計算コードを用いて行った試計算結果は概ね妥当であり、また偏差も十分に小さいことから、摂動モンテカルロ法の有効性が示された。 しかしながら、得られた摂動前後の固有値の差が評価手法により、正や負になる場合があること、また、摂動による中性子源分布の変化を考慮しない従来手法と、摂動による中性子源分布の変化を考慮する新手法の間で、計算結果に有為な差が見られないことから、さらに摂動モンテカルロ計算コードに対して検討を加える必要がある。第2部 3次元六角体系用輸送ノード法の改良ノード法を用いた六角-Z体系用輸送計算コード「NSHEX」は、高速炉の炉心計算において非常に精度のよい評価を得ることがこれまでの研究で確かめられてきた。しかし非均質性の高い炉心においてややその精度が劣ることがわかっている。その原因として、ノード内空間分布を求める際用いる横方向もれの評価法が挙げられる。径方向スイープ時における、集合体からの径方向もれ分布を得るためには各ノード頂点中性子束を評価する必要がある。従来法では、その頂点の周囲のノード境界平均中性子束を用いている。新手法においては、その頂点近傍の中性子束分布を、いくつかの寄与が大きいと考えられるノード、およびノード境界の中性子束をパラメータとしてx,u 2次式で評価し、その分布式より頂点中性子束を算出している。以上の手法を用い、NEACRP 3D NEUTRON TRANSPORT BENCHMARKSの小型高速炉モデル、および実機「もんじゅ」体系を用いて検討計算を行った。その結果実効増倍率においては、多群モンテカルロ法によるGMVPに対して、どの手法もほぼ0.1%以内に一致する。各領域の中性子束も、数%以内に一致したものの、制御棒の挿入された体

This report is composed of the following two parts and appendix. (I)Improvement of the Method for Evaluating Reactivity Based on Monte Carlo Perturbation Theory (II)Improvement of Nodal Transport Method for 3-D Hexagonal Geometry (Appendix) Effective Cross Section of U Samples for Analyzing Doppler Reactivity in Fast Reactors Part I. Improvement of the Method for Evaluating Reactivity Bascd on Monte Carlo Perturbation Theory. Theoretical formulation in Monte Carlo perturbation method had been checked, and then introduced into a calculation code. The increase of CPU time is about 10 to 20 % compared to that if normal Monte Carlo code, in the cases of same number of history. This Monte Carlo perturbation method found to be effective, because results are almost reasonable and deviations of the results are especially small, by using the Monte Carlo perturbation code. However, there are somc cases that the results of the change of eigenvalues becomes positive or negative by changing the estimator, and there is no reasonable difference in the results between the conventional method, which does not consider the change of neutron source distribution caused by a perturbation, and the new method, which consider that change. Thus it is still necessary to check the Monte Carlo pcrturbation code. Part II. Improvement of Nodal Transport Method for 3-D Hexagonal Geometry It is certain that we can accurately evaluate hexagonal geometry FBR core by nodal transport calculation code for hexagonal-Z geometry named 'NSHEX'. However it is also found that in very heterogeneous core the results is not good enough. Because the treatment of the transverse leakage to the radial direction, which is use for evaluating intra-nodal flux distribution, is not so accurate. For the treatment of the leakage distribution, it is necessary to estimate the nodal vertex flux. In conventional method, the vertex flux estimated by the surrounding node surfacc flux around that vertex. On the contrary,