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核変換物理実験施設を用いた炉物理実験による加速器駆動核変換システム炉物理パラメータの不確かさの低減効果

Effect of experiments using Transmutation Physics Experimental Facility on the reduction of uncertainties in reactor physics parameters of an accelerator-driven system

岩元 大樹; 西原 健司; 方野 量太*; 福島 昌宏; 辻本 和文

Iwamoto, Hiroki; Nishihara, Kenji; Katano, Ryota*; Fukushima, Masahiro; Tsujimoto, Kazufumi

核変換物理実験施設(TEF-P)を用いた炉物理実験による鉛ビスマス冷却型加速器駆動核変換システム(ADS)の炉物理パラメータ(臨界性及び冷却材ボイド反応度)に対する核データに起因する不確かさの低減効果を、炉定数調整法に基づいて評価した。核データライブラリにはJENDL-4.0を使用し、TEF-Pで実施する実験には、ADS実機燃料を模擬したマイナーアクチノイド(MA)燃料(MA重量:約30kg)を装荷した体系及び装荷していない体系のそれぞれに対して臨界性、鉛ボイド反応度、反応率比、サンプル置換反応度、燃料置換反応度の5種類の実験を想定した。解析の結果、TEF-Pで想定する実験をすべて実施することで、ADSの炉物理パラメータに対する不確かさを、臨界性に対して1.0%から0.4%程度に、冷却材ボイド反応度に対して9.4%から4.2%程度に低減できることがわかった。また、ADS臨界性の不確かさ低減に対しては燃料置換反応度が効果的であり、冷却材ボイド反応度の不確かさ低減に対しては鉛ボイド反応度実験が効果的であることがわかった。これらの低減効果は、装荷するMA燃料の組成と物量に大きく依存するが、目的に応じた実験を実施して、これらのデータと既存の炉物理実験データベースを組み合わせることで、炉物理パラメータの不確かさを効率的に低減できることが明らかになった。

The effect of experiments using Transmutation Physics Experimental Facility (TEF-P) is analysed from the viewpoint of the reduction of uncertainties in reactor physics parameters (criticality and coolant void reactivity) of an accelerator-driven system (ADS). The analysis is conducted by the nuclear-data adjustment method using JENDL-4.0 on the assumption that ve types of reactor physics experiments (a total of 44 experiments) are performed in TEF-P: (1) criticality experiment, (2) lead void reactivity experiment, (3) reaction rate ratio experiment, (4) sample reactivity experiment, and (5) fuel replacement reactivity experiment. As the result, 1.0% of uncertainty in criticality is found to be reduced to approximately 0.4%, and effective experiments for the reduction of uncertainty in criticality and coolant void reactivity are shown to be fuel replacement reactivity experiments and lead void reactivity experiments, respectively. Although these effects depend largely on the composition and amount of minor-actinide (MA) fuels, it is found that a combination of different types of experiments and database of existing experiments is effective in reducing the uncertainties.

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