A Scrutinized analysis on the power reactivity loss measurement in Monju

「もんじゅ」における出力欠損反応度詳細解析

谷中 裕 ; 岸本 安史; 毛利 哲也 ; 宇佐美 晋 

Taninaka, Hiroshi; Kishimoto, Yasufumi; Mori, Tetsuya; Usami, Shin

ナトリウム冷却高速炉における出力欠損反応度は燃焼欠損反応度と並び、炉心のPu富化度と制御棒本数を決める重要な設計パラメータとなっている。そのため、1994年から1995年にかけて実施された「もんじゅ」性能試験でも、これら特性値の測定が実施され、解析されてきた。直近の「もんじゅ」性能試験における出力係数測定試験に関する解析例としては、高野の論文がある。高野論文では考慮されていない最新の知見として、炉内温度分布の考慮、結晶拘束効果の考慮、対数平均温度の考慮、炉内膨張詳細化効果、最新の核データライブラリ(JENDL-4.0)の使用、測定値補正の精緻化がある。本研究では、これらの項目を全て考慮して、モデルの詳細化に伴う解析結果への影響を定量的に明らかにした。また、その結果、解析は実験を8.1%過大評価することがわかった。このバイアスは、各種誤差要因に基づく差異だけでは説明できなかった。そこで、炉心湾曲効果を考慮した評価を行った結果、2.9%の過大評価に削減された。これにより、出力上昇に伴う炉心湾曲効果が重要な要因である可能性が示唆された。

Reactivity loss due to power ascension (power reactivity loss or power coefficient of reactivity) is thus an important design parameter for determining the number of CRs and plutonium content or inventory in the SFR core design, along with the burnup reactivity loss. Measurements on these reactivity losses were therefore performed during the system startup tests in the Japanese prototype SFR Monju in 1995 and analyses have been carried out for several times. The most recent analysis on the power coefficient measurement in Monju was presented by Takano (Takano, et al., 2008). The following latest findings, which have not been taken into account in the past analyses, are available at present and may affect the existing results: (a) in-core temperature distribution effect, (b) crystalline binding effect, (c) logarithmic averaging of the fuel temperature, (d) localized fuel thermal elongation effect, (e) updated Japanese Evaluated Nuclear Data Library, JENDL-4.0, and (f) refined corrections on the measured value. The influences of refining the calculational models and measured value corrections were therefore quantitatively identified in this study by considering all of these new findings. As a result, it was revealed that the analysis overestimates the experiment by 8.1% for the total uncertainty of 5.9%. Therefore, an additional effect, that is the core bowing effect, was considered in the calculation, and the discrepancy was reduced to 2.9%. The possibility of a significant contribution from the core bowing or deformation effect was thus suggested.