「常陽」MK-II炉心湾曲反応度解析コードの開発

Development of the Joyo MK-II core bowing reactivity calculation code

田渕 士郎; 吉田 昌宏 ; 青山 卓史 ; 鳥丸 忠彦

not registered; not registered; Aoyama, Takafumi; Torimaru, Tadahiko

「常陽」では、高速炉の固有安全性の実証を目的とし、安全特性試験の実施に向けた研究を行っており、その一環として過渡時のフィードバック反応度の評価精度向上に関する検討を進めている。フィードバック反応度のうち、炉心湾曲反応度に関しては、時定数が短いこと、ATWS事象において支配的ではないが比較的大きな成分となること及び解析の不確かさが大きいことから、評価手法確立を目的とした研究を進めてきた。これまで、「常陽」MK-II炉心の炉心管理コードシステムMAGI、ラッパ管温度計算コードTETRAS及び炉心湾曲解析コードBEACONを連動させることにより、全炉心構成要素の詳細な照射・交換履歴を考慮した湾曲解析を行い、集合体残留変位に着目し、計算手法の検討を進めてきた。平成8年度には上記システムによる湾曲量計算値と当該位置の反応度値勾配から湾曲反応度を計算するAURORAコードを導入し、MK-II炉心の湾曲反応度解析を行った。しかし、2次元RZ計算による物質反応度価値マップを入力とするAURORAでは、実際の炉心構成と計算モデルが異なる部分については反応度価値マップを外挿するため、その誤差が計算精度に影響を与えることがわかった。そこで、湾曲解析用に用いたモデルと同等の3次元の物理反応度価値マップを基に湾曲反応度を計算する計算コードARCHCOM(Analysis of Reactivity Change due to Core Mechanics)を作成した。本コードにより、制御棒、照射リグ等燃料領域中に孤立して装荷される集合体及び反応度価値勾配の大きな燃料-反射体境界付近に装荷される集合体の湾曲反応度を適切に計算することが可能となった。

The study on the passive safety test by using the Experimental Fast Reactor Joyo has been performed to demonstrate the inherent safety of fast breeder reactors. In this study, emphasis was placed on the improvement on the accuracy of the feedback reactivity analysis. As a bowing reactivity might play a significant roll in ATWS analysis because of its effectively short time constant and relatively large magnitude, an emphasis was placed upon the evaluation of the analysis precision of bowing reactivity. Taking into account of the refueling and irradiation history of the individual core component, the core bowing behavior in Joyo has been analyzed by using the MK-II core management code system MAGI, the interface code TETRAS which interpolate neutron flux and coolant temperature at the position of wrapper tube, and the core bowing calculation code BEACON. Calculation accuracy of above mentioned system was evaluated through the comparison of calculated and measured permanent distortion of subassemblies. In 1996, core bowing reactivity has been calculated by AURORA code using the above calculated bowing behavior of individual core component as input. But because an approximate two dimensional material reactivity worth map was utilized in AURORA, it was made clear that some amount of error caused by extrapolation could not be neglected. Therefore calculation code ARCHCOM (Analysis of Reactivity Change due to Core Mechanics) which utilize three dimensional material reactivity worth map as input was developed for the Joyo MK-II core bowing reactivity calculation. This code reduces above mentioned extrapolation error that used to be occured at isolated core component, such as control rod or irradiation rig and at the interface region of fuel and reflector where had sharp material reactivity worth gradient.