実機高速炉核特性解析手法の高度化;二重非均質性取扱い手法及び制御棒均質化断面積計算法の検討

Advances in methods of commerical FBR core characteristics analyses; Investigations of a treatment of the double-heterogeneity and a method to calculate homogenized control rod cross sections

杉野 和輝; 岩井 武彦*

Sugino, Kazuteru; Iwai, Takehiko*

高速炉の核設計精度を向上させるために、核設計基本データベースの整備を継続して行っている。そして、その整備の一環として、実機核特性解析精度の向上を目的とした、実機核燃料集合体固有の二重非均質の取扱い手法の高度化、及び、制御棒均質化断面積計算手法の高度化に関する検討を行った。二重非均質性取扱い手法の高度化として、連続エネルギーモンテカルロ法による計算結果を基準解として、従来手法の検証、新しい手法としての直接法導出、及び、直接法と従来手法との比較を行った。また、制御棒均質化断面積計算手法の高度化として、反応率割合保存法の適応性検討を行った。そして、本高度化に関する検討において、以下の結果が得られた。(1)二重非均質性取扱い手法の高度化:従来手法は臨界性において基準解と統計誤差範囲内で良い一致を示した。また、直接法は従来手法と整合のとれた結果を示した。更に、他の核特性に対する二重非均質性による影響を評価した結果、Naボイド反応度(冷却材反応度)への影響が大きいことが分かった。(2)制御棒均質化断面積計算手法の高度化:制御棒価値において、反応率割合保存法に基づく計算結果は、制御棒領域を非均質としたままの体系計算結果と良い一致を示した。また、もんじゅ制御棒価値解析において、当手法は従来用いられてきた手法より12%大きな評価であったが、この差は当手法のより忠実な計算過程に基づくものであり、当手法は従来の手法に対しより高い信頼性を有するものと考えられる。今回の検討において適用されたこれら2つの手法は、臨界性、あるいは制御棒価値以外の核特性に対しても直接応用することが可能である。そして、これらの手法は実機高速炉核特性解析における精度向上に大いに貢献するものと考えられる。

A standard data base for FBR core nuclear design is under development in order to improve the accuracy of FBR design calculation. As a part of the development, we investigated an improved treatment of double-heterogeneity and a method to calculate homogenized control rod cross sections in a commercial reactor geometry, for the betterment of the analytical accuracy of commercial FBR core characteristics. As an improvement in the treatment of double-heterogeneity, we derived a new method (the direct method) and compared both this and existing methods with continuous energy Monte-Carlo calculations. In addition, we investigated the applicability of the reaction rate ratio preservation method as a advanced method to calculate homogenized control rod cross sections. The present studies gave the following information: (1)An improved treatment of double-heterogeneity: for criticality the existing method showed good agreement with Monte-Carlo result within one standard deviation; the direct method was consistent with existing one. Preliminary evaluation of effects in core characteristics other than criticality showed that the effect of sodium void reactivity (coolant reactivity) due to the double-heterogeneity was large. (2)An advanced method to calculate homogenized control rod cross sections: for control rod worths the reaction rate ratio preservation method agreed with those produced by the calculations with the control rod heterogeneity included in the core geometry; in Monju control rod worth analysis, the presented method overestimated control rod worths by 1 to 2%compared with the standard method, but these differences were caused by more accurate model in the presented method and it is considered that this method is more reliable than the standard one. These two methods investigated in this study can be directly applied to core characteristics other than criticality or control rod worth. Thus it is concluded that these methods will contribute to the ...