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核設計基本データベースの整備,VII; JUPITER実験解析の高度化

Development of a standard data base for FBR core nuclear design(VII); Advances in JUPITER experiment analysis

杉野 和輝; 横山 賢治; 石川 眞; 佐藤 若英*; 沼田 一幸*; 岩井 武彦*

Sugino, Kazuteru; Yokoyama, Kenji; Ishikawa, Makoto; Sato, Wakaei*; Numata, Kazuyuki*; Iwai, Takehiko*

JUPITERは動燃事業団と米国エネルギー省(DOE)との共同研究として、アルゴンヌ国立研究所(ANL-W)の大型高速炉臨界実験装置ZPPR(Zero Power Physics Reactor)を用いて、1978年から1988年にかけて実施された大型高速炉臨界実験であり、本報告書は、JUPITER実験解析の高度化についてまとめたものである。高度化として、具体的に最新の断面積ライブラリの使用と、メカニズムの取り扱いがより詳細なあるいはより計算モデルの近似の少ない解析手法の採用を図った。最新の断面積ライブラリを使用した結果、ほとんど全ての核特性に対して、C/E値が1.0に近づき、炉心体系間の偏差の減少が見られ、最新断面積ライブラリの有効性が示された。また、解析手法の高度化により、更にC/E値を1.0に近づけることができ、誤差要因が究明され、精度向上を図ることができた。今回の解析評価により得られた各核特性に関する知見は次の通りである。(1)臨界性:(本文参照)(2)ドップラー反応度:(本文参照)(3)反応率分布:(本文参照)(4)反応率比:(本文参照)(5)Naボイド反応度:(本文参照)(6)制御棒価値:(本文参照)(7)High Pu-240ゾーン置換反応度:(本文参照)(8)炉定数調整を行うことにより、ほとんどの核特性のC/E値は1.0に近づいた。このことより、JUPITER実験の異なる炉心間、及び、JUPITERとJUPITER以外の実験体系間の、断面積の不確かさに起因する誤差原因の整合性が確認されたと言える。以下の結果より、JUPITER実験解析データは実証炉設計用の統合炉定数作成のための基本積分データとして非常に有効なものであると判断される。更に、現状の核特性解析システムの精度を向上させる手段として、ブランケット領域における中性子束分布の解析手法の高度化が非常に有効であると考えられる。特に径非均質炉心に対して、効果が大きいと考えられる。

The present report compiles the advances in experiment analyses of JUPITER, which was joint research programs between U.S.DOE and PNC of Japan, using the Zero Power Physics Reactor (ZPPR) large fast critical facility at ANL-Idaho in 1978 to l988. The advances here are use of the latest nuclear data library and the application of analytical methods which treat mechanisms in more detail or use fewer modeling approximations. As a result of using the latest nuclear data library, C/E values of nearly all characteristics approached unity, and the discrepancies between cores were reduced. Thus it is shown that the latest data library is effective for an analysis of nuclear characteristics. Further, an advance in analytical methods brought C/E value close to unity, and it clarifies the causes of differences between the calculational and experimental values. The current evaluation for each nuclear palameter shows following: (1)Criticality. The C/E values are from 0.993 to 0.997, a systematic underestimate. This underestimation is much smaller than the error caused by the uncertainty in nuclear data, which is the dominant error for this characteristic. In terms of analytical method, there are significant differences in calculation results between present and Monte-Carlo based methods, so more investigation will be required in future. (2)Doppler reactivity. The C/E values are from 0.8 to 0.9, a systematic underestimate. The analytical method, which is stood for by the use of ultra fine energy structure analysis, is so detailed that there is little room for improvement in that term. Therefore, some evaluation of the self-shielding factors and comparison with other Doppler reactivity experiments will be required. (3)Reaction rate distribution. It is judged that the present analytical method has an adequate accuracy for the core regions of homogeneous and axially heterogeneous cores, because the C/E values varied from unity by less than 2% for Pu-239 fission, U-235 fission ...

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