高速炉核特性の数値解析手法の改良(III)

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

竹田 敏一*; 北田 孝典*; 山本 敏久*; 片木 洋介*

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

高速炉核特性の数値解析手法の改良として、マルチバンド法、摂動モンテカルロ法、輸送ノード法に関連する研究を行った。本報告書は以下の3部に分かれている。第1部 マルチバンド法による反応率計算法の改良マルチバンド法を用いて、ブランケット領域の反応率分布を詳細に評価する手法を検討した。フィッティング法によって作成した3バンドパラメータを用いて、U-238捕獲反応、U-235核分裂反応、Pu-239核分裂反応、U-238核分裂反応の反応率分布を解析した。対象核種としては、構造核種である鉄、ニッケル、クロム、およびナトリウムの4核種とした。マルチバンド法を用いることにより、いずれの反応率もブランケット深部で反応が増大する方向に補正され、補正量は最大で5%に達した。この結果は、従来の解析手法による実験値とのずれを改善する方向である。またこの補正量は、マルチバンド法におけるバンド間の散乱の取り扱いによって大幅に異なることがわかった。従来のフィッティング法の問題点を解決するべく、直接的なマルチバンドパラメータの作成法の検討も行った。第2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による摂動計算理論の検討及び、計算コードの作成を行った。昨年度までに使用していた相関サンプリング法だけでなく、導関数演算子サンプリング法でも計算できる、連続エネルギー摂動モンテカルロ計算コードを作成した。作成した計算コードを用いて「もんじゅ」炉心を対象とした計算を行い、参照解と比較検討した。「もんじゅ」にGEMまたは模擬燃料集合体を装荷した体系で、それらの集合体内のナトリウム密度を変化させた摂動、また制御棒全引き抜き体系で体系内のナトリウム密度を一様に変化させた摂動にともなう固有値の変化を調べた。ナトリウム密度の変化が小さい場合には、相関サンプリング法と導関数演算子サンプリング法のどちらの手法でも良好な結果を得ることができた。しかしながら、密度変化が大きい場合には、相関サンプリング法では妥当な結果を得ることができなかったが、導関数演算子サンプリング法では、そのような大きな密度摂動の場合でも良好な結果を得ることができることがわかった。第3部 3次元六角体系用輸送ノード法の改良集合体(ノード)内平均中性子束及びノード境界の中性子束から、集合体出力分布を評価する手法を、輸送理論に基づき導出し

As the improvement of numerical analysis method for FBR core characteristics, studies on several topics have been conducted; multiband method, Monte Carlo perturbation and nodal transport method. This report is composed of the following three parts. Part 1: Improvement of Reaction Rate Calculation Method in the Blanket Region Based on the Multiband Method. A method was developed for precise evaluation of the reaction rate distribution in the blanket region using the multiband method. With the 3-band parameters obtained from the ordinary fitting method, major reaction rates such as U-238 capture, U-235 fission, Pu-239 fission and U-238 fission rate distributions were analyzed. As for the nuclides to be analyzed, the elements of structure material, such as iron, nickel, chrome and sodium were considered. By the present method, all the reactions became larger at the deep region in the blanket. The maximum correction amounted as much as 5%. This tendency lessen the disagreement between the ordinary calculation and the experiment. It was made clear that the treatment in inter-band scattering term is veryimportant because it has large sensitivity on the result. An alternative method to determine the multiband parameters whieh method is based on more direct approach and is free from drawbacks in the present method, was also investigated. Part 2 : Improvement of Estimation Method for Reactivity Based on Monte-Carlo Perturbation Theory. Perturbation theory based on Monte-Carlo perturbation theory have been investigated and introduced into the calculational code. The continuous energy Monte-Carlo perturbation code has been developed by using not only the correlated sampling method which is already used before, but also the derivative operator sampling method. The Monte-Carlo perturbation code was applied to MONJU core and the calculational results were compared to the reference. The change of eigenvalue caused by the change of sodium density in the GEM or dummy ...