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BFS臨界実験解析; BFS-62-1体系の解析

Analyse on the BFS critical experiments; An analysis on the BFS-62-1 assembly

杉野 和輝; 岩井 武彦*; 庄野 彰

not registered; Iwai, Takehiko*; not registered

ロシア解体核処分支援を目的として、核燃料サイクル開発機構(以下、サイクル機構)とロシアの物理エネルギー研究所(IPPE)との共同研究が開始され、その一環として、サイクル機構において、高速炉臨界実験装置BFS-2を用いて構成された体系であるBFS-62の実験解析を実施している。本報告書は、BFS-62シリーズにおいて最初に構築された体系であるブランケット付き濃縮U02燃料炉心BFS-62-1体系の実験解析に関するものである。解析においてはJUPITER実験解析等で用いられてきた高速炉の標準解析手法が採用されているが、3次元解析を行うための十分な情報が得られていないために2次元RZ体系計算による解析を中心に行い、3次元解析については予備評価に留めた。また、核設計基本データベースとしてのBFS実験解析データの有効利用の観点から、炉定数調整計算により、JUPITER臨界実験解析との整合性評価を行った。実験解析の結果、臨界性、反応率比については実験値との良い一致が得られた。他方、反応率分布については、不純物水素含有の有無による2種類のNaの配置を正確に取り扱う必要があり、これを忠実にモデル化できる3次元解析が不可欠であることが明らかとなった。また、ブランケット領域、遮蔽体領域における反応率にも改善の余地が大いにあることが分かった。制御棒価値については、その形状をより正確に取り扱うことの可能な3次元解析モデルの適用により、解析結果の改善が見られた。更に、Naボイド反応度については、測定された反応度が非常に小さいことに加え、解析の不確かさが非常に大きいことから、当面はその情報を炉定数調整に用いるべきではないと判断される。JUPITER実験の解析結果とBFS-62-1体系実験の解析結果を用いることにより炉定数調整計算を行った。その結果、実験値からのずれの大きいBFS-62-1体系反応率分布解析結果の使用は炉定数調整に悪影響を及ぼすものの、それを除いた臨界性、反応率比、制御棒価値解析結果のみを用いた場合は、妥当な調整結果が得られることが分かった。このように、BFS-62-1実験解析とJUPITER実験解析との間には整合性の見られることが分かり、BFS-62-1実験解析データの活用はJUPITER実験では不足していたU-235の情報を補完する観点から非常に有効であるとの見通しが得られた

In order to support the Russian excess weapons plutonium disposition, the international collaboration has been started between Japan Nuclear Cycle Development Institute (JNC) and Russian Institute of Physics and Power Engineering (IPPE). In the frame of the collaboration, JNC has carried out analyses on the BFS-62 assemblies that are constructed in the fast reactor critical experimental facility BFS-2 of IPPE. This report summarizes an experimental analysis on the BFS-62-1 assembly, which is the first core of the BFS-62 series. The core contains the enriched U0$$_{2}$$ fuel surrounded by the U0$$_{2}$$ blanket. The standard analytical method for fast reactors has been applied, which was used for the JUPITER and other experimental analyses. Due to the lack of the analytical data the 2D RZ core calculation was mainly used. The 3D XYZ core calculation was applied only for the preliminary evaluation. Further in terms of the utilization of the BFS experimental analysis data for the standard data base for FBR core design, consistency evaluation with JUPITER experimental analysis data has been performed using the cross-section adjustment method. As the result of analyses, good agreement was obtained between calculations and experiments for the criticality and the reaction rate ratio. However, it was found that accurate evaluation of the reaction rate distribution was impossible without exact consideration of the arrangement of the two types of sodium (with and without hydrogen impurity), which can be accommodated by the 3D core analysis, thus it was essentia1. In addition, it was clarifie that there was a room for an improvement of the result on the reaction rate distribution in the blanket and shielding regions. The application of the 3D core calculation improved the result on the control rod worth because 3D core model can more exactly consider the shape of the control rod. Furthermore it was judged that the result of the analysis on the sodium void reactivity .....

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