Super-Phenix Benchmark used for Comparison of PNC and CEA Calculation Methods,and of JENDL-3.2 and CARNAVAL IV Nuclear Data

Super-PhenixベンチマークによるPNCとCEAの解析手法及び核データの比較

Hunter

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本研究は、CEAから提供されたSuper-Phenixの起動試験炉心ベンチマークデータを動燃が解析した成果であり、動燃-CEA共同研究の一環として実施されたものである。動燃によるSuper-Phenixの解析結果を、CEAの解析結果及び実験測定値と比較したところ、CEAのC/E(解析/実験)値が系統的な径方向依存性を示すのに対して、動燃のC/E値はその3040%しかなく非常に小さいことが判明した。CEAが原因を検討した結果、両者のC/E値径方向依存性の違いの主たる要因は、使用した核データセット(JENDL-3.2CARNAVAL-IIII)にあると結論された。本検討の最終段階として、動燃はこの2種の核データセットの違い詳細に検討するために、感度解析を実施した。中性子束分布計算で用いた解析コードは2次元RZまたは3次元Hex-モデルのCITATIONとMOSESコードである。JENDL-3.2CARNAVAL-IIIIの違いに対する感度解析は、SAGEPコードを用いて行われた。ここでは、両者のエネルギー構造を統一するための縮約操作を施す必要があり、また、両者の核断面積の定義には幾つか食い違いがあることが分かった。感度解析の結果、JENDL-3.2とCARNAVAL-IIIIのC/E値径方向依存性の違いの原因は、少数の核種による寄与であることが判明した。両者の核データの比較結果は以下のとおりである。核分裂当たりの中性子発生数の違いは小さい(5%)。低エネルギーでの核分裂断面積差は大きい(30%、代表値10%)。下方散乱断面積は相対差としては大きい違いがあるが、絶対値の差は自群散乱と比較すれば無視できる。自群散乱の相対差は75%程度まであり、一般には20%以下である。捕獲断面積の違いは非常に大きく、30200%まで見られた。

The study was carried out within the framework of the PNC-CEA collaboration agreement. Data were provided, by CEA, for an experimental loading of a start-up core in Super-Phenix. This data was used at PNC to produce core flux snapshot calculations. CEA undertook a comparison of the PNC results with the equivalent calculations carried out by CEA, and also with experimental measurements from SPX. The resu1ts revealed a systematic radial flux tilt between the calculations and the reactor measurements, with the PNC tilts only 30-401 of those from CEA. CEA carried out an analysis of the component causes of the radial tilt. It was concluded that a major cause of radia1 tilt differences between the PNC and CEA calculations lay in the nuclear datasets used: JENDL-3.2 and CARNAVAL IV. For the final stage of the study, PNC undertook a sensitivity analysis, to examine the detailed differences between the two sets of nuclear data. The PNC flux calculations modelled SPX in both 2D (RZ) and 3D (hex-Z) geometries, using the diffusion programs CITATION and MOSES. The sensitivity analysis of the differences between the JENDL-3.2 and CARNAVAL IV nuclear datasets used the SAGEP calculational route. Both datasets were condensed to a single, non-standard, set of energy group boundaries. There were some incompatibilities in the cross-section formats of the two datasets. The sensitivity analysis showed that a relatively small number of nuclear data items contributed the bulk of the radial tilt difference between calculations with JENDL-3.2 and with CARNAVAL IV. A direct comparison between JENDL-3.2 and CARNAVAL IV data revealed the following. The Nu values showed little difference (<5|%). The only large fission cross-section differences were at low energy (<30% otherwise, with <10% typical). Although down-scattering reactions showed some large fractional differences, absolute differences were negligible compared with in-group scattering; for in-group scattering fractional ...