Active reduction of the end effect by local installation of neutron absorbers

中性子吸収体の局所設置による端部効果の能動的低減

須山 賢也; 村崎 穣; 大久保 清志; 奥野 浩  

Suyama, Kenya; Murazaki, Minoru; Okubo, Kiyoshi; Okuno, Hiroshi

燃焼度クレジットの解析においては、軸方向燃焼度分布を考慮した場合に平均燃焼度を考慮した場合よりも中性子増倍率が大きくなることが指摘されてきた。この現象は端部効果と呼ばれ、燃焼度クレジット研究の主要な課題の一つであった。本研究では、なぜ端部効果が発生するのかを中性子束分布の解析を固有値計算モード及び固定中性子源問題モードによって解析することで議論する。これらの計算により端部効果が固有値問題として中性子バランス方程式を解くことで得られており、実際の中性子束の増大は中性子増倍率が1に近い時に発生することがわかる。この議論に基づき、燃料集合体の端部周辺に局所的に中性子吸収体を設置すること(LINA)で能動的に端部効果を低減することを提案し、その効果を臨界計算によって確認した。

In the analysis of the burnup credit, it has been pointed out that the neutron multiplication factor becomes greater if we consider an axial burnup distribution of spent fuel assemblies than the case under an assumption of an average burnup through the fuel assemblies. This phenomenon is called "end effect" and it is one of the main technical issues in the burnup credit study. In this study, the reason why the end effect occurs in the criticality calculation of spent fuel assemblies is discussed by analyses of neutron flux distribution measurement both fixed source and eigenvalue calculations. These calculations show us that the end effect is induced by the solution of neutron balance equation as eigenvalue problem and an actual neutron flux increase occurs only when the neutron multiplication factor is close to unity. Based on the discussion, reducing the end effect actively by local installation of neutron absorbers (LINA) around the end regions of the fuel assemblies are proposed and its effect was confirmed based on the several criticality calculations.