Analysis of fuel subassembly innerduct configurational effects on the core characteristics and power distribution of a sodium-cooled fast breeder reactor

ナトリウム冷却高速炉における燃料集合体内部ダクト配列による炉心特性および出力分布の影響の分析

大釜 和也   ; 中野 佳洋 ; 大木 繁夫 

Ohgama, Kazuya; Nakano, Yoshihiro; Oki, Shigeo

JSFR(Japan Sodium-cooled Fast Reactor)では、炉心崩壊事故(CDA)対策として、内部ダクト付燃料集合体を採用している。炉心核計算において、この内部ダクト構造を直接取扱い、全内部ダクトが炉心中心に対して外側を向くように集合体を配列した場合(外向)、全内部ダクトが内側を向くように集合体を配列した場合(内向)に比較して、炉心中心付近の出力分布が高くなることが報告されている。この要因を分析するため、本研究では、モンテカルロ法に基づく輸送計算および燃焼計算コードを使用し、種々の内部ダクト配列において炉心の出力分布および炉心特性を評価した。この結果、外向および内向配置における炉心中心の出力分布の違いの主要因は、内部ダクト配列の違いに起因する核物質の空間分布の違いであることがわかった。同じメカニズムで、炉心中心以外においても内部ダクト配置の違いにより出力分布に影響が生じることがわかった。また、内部ダクト配置の違いによる制御棒価値への影響を確認した。

The power distribution and core characteristics in various configurations of fuel subassemblies with an innerduct structure in the Japan Sodium-cooled Fast Reactor were evaluated using a Monte Carlo code for neutron transport and burnup calculation. The correlation between the fraction of fuel subassemblies facing outward and the degree of power increase at the core center was observed regardless of the compositions. This indicated that the spatial fissile distribution caused by innerduct configurations was the major factor of the difference in the power distribution. A power increase was also found in an off-center region, and it tended to be greater than that at the core center because of the steep gradient of neutron flux intensity. The differences in the worth of control rods caused by innerduct configurations were confirmed.