高速炉核特性の数値解析手法の改良(IV)

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

竹田 敏一*; 山本 敏久*; 北田 孝典*

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

高速炉核特性の数値解析手法の改良の一環として、以下の3件に関する研究を実施した。第1部 ブランケット領域での反応率計算法の改良断面積の詳細エネルギー群構造から直接にバンドパラメータを計算する手法(詳細エネルギー評価法)を用い、バンド間散乱を含めた詳細な中性子バランス式を解く方法を確立した。また、マルチバンド法の効果を方向依存ミクロ断面積の形で従来のSn法に組み入れる方法を示した。本手法を「もんじゅ」の反応率分布計算に本手法を適用した結果、ブランケットでの反応率分布の最大増加量は、U-238capで10%、Pu-239fisで12%、U-235fisで12%、U-238fisで1%となった。また、方向依存ミクロ断面積を使用する効果は小さく、ほとんどがミクロ断面積の絶対値が変化する効果であることがわかった。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モンテカルロ法で摂動を取り扱う手法である、相関サンプリング法と導関数演算子サンプリング法を用いて、非常に大きな密度摂動を伴う場合について検証計算を行った。この結果、導関数演算子サンプリング法については、現状の1次微分項までの展開では不十分で、2次以上の項を考慮する必要があることがわかった。また、摂動に伴う随伴中性子束のエネルギー、空間分布の変化を考慮する手法について理論的検討を行ない、厳密摂動理論に基づく計算式を導き出した。第3部 高速炉心の中性子スペクトルの誤差評価と計算精度向上策の検討高速炉の核特性解析精度の向上のために使用されている断面積調整法とドジメトリー解析で使用されているunfolding法とを理論的に比較し、両者の特徴を明らかにした。両者の特徴を生かした改良法として、断面積誤差による中性子スペクトルへの影響を取り入れたunfolding法、および中性子スペクトルのunfoldingを取り入れた断面積調整法についての理論的検討を行った。

Investigation was made on the following three themes as a part of the improvement of numerical analysis method for FBR core characteristics. [Part 1: Improvement of Reaction Rate Calculation Method in Blanket Region.] A method to calculate multiband parameters directly from the precise energy structure of a cross section was established. This method can treat the precise neutron balance equation including the inter-band scattering. The procedure to treat the multiband effect with the conventional Sn code by the use of direction-dependent microscopic cross sections is shown. This procedure was applied to reaction rate distribution analysis on MONJU. As the result, the reaction rates increased in the blanket regions: the maximum increase was 1O% for U-238 cap, 12% for Pu-239 fis, 12% for U-235 fis, and 1% for U-238 fis. It became clear that the effect of the use of direction-dependent microscopic cross sections is small; thus most of the effect can be attributed to the change of microscopic cross section itself. [Part 2: Improvement of Reactivity Calculation by the Use of Monte Carlo Perturbation Method.] Applicability of the two Monte Carlo perturbation methods; the correlated sampling method and the derivative operator sampling method, to the perturbation problems with large change in material densities was investigated through numerical calculations. The result shows the fact that the present derivative operator sampling method, which treats only the first order term, is insufficient and higher order terms should be considered for such a large perturbation. Investigation was made on the new method which can treat the effect of adjoint flux change in energy and space distribution due to the perturbation, and a new formulation based on the exactperturbation was derived. [Part 3: Investigation of Error Estimation of Neutron Spectra in FBR and Suggestions to Improve the Accuracy.] A comparison was made between the two methods to improve the accuracy ...