Lead void reactivity worth in two critical assembly cores with differing uranium enrichments

ウラン濃縮度の異なる2つの臨界体系における鉛ボイド反応度価値実験

福島 昌宏   ; Goda, J.*; Bounds, J.*; Cutler, T.*; Grove, T.*; Hutchinson, J.*; James, M.*; McKenzie, G.*; Sanchez, R.*; 大泉 昭人   ; 岩元 大樹   ; 辻本 和文 

Fukushima, Masahiro; Goda, J.*; Bounds, J.*; Cutler, T.*; Grove, T.*; Hutchinson, J.*; James, M.*; McKenzie, G.*; Sanchez, R.*; Oizumi, Akito; Iwamoto, Hiroki; Tsujimoto, Kazufumi

鉛断面積の積分評価に資するため、米国National Criticality Experiments Research Center(NCERC)の臨界実験装置COMETを用いて、高濃縮ウラン/鉛系及び低濃縮ウラン/鉛系における鉛ボイド反応度価値に関する一連の積分実験を実施した。本実験体系は、鉛の散乱断面積に対して異なる感度を有する相補的なデータセットを提供するように設計された。高濃縮ウラン/鉛系と比較して、低濃縮ウラン/鉛系ではUの含有量が多いことから1MeV以上の中性子インポータンスが増加する特徴がある。このため、体系から鉛を除去することにより中性子スペクトルは高エネルギー側へシフトするため、高濃縮ウラン/鉛系で鉛ボイド反応度価値が負値となる一方で、低濃縮ウラン/鉛系では正値として観測された。この鉛ボイド反応度価値に対する実験解析を、モンテカルロコードMCNP6.1により核データJENDL-4.0及びENDF/B-VII.1を用いて実施した。その結果、いずれの核データにおいても、低濃縮ウラン/鉛系では実験値をよく再現する一方で、高濃縮ウラン/鉛系では過大評価することが判明した。

To validate lead (Pb) nuclear cross sections, a series of integral experiments to measure lead void reactivity worths was conducted in a high-enriched uranium (HEU)/Pb system and a low enriched uranium (LEU)/Pb system using the Comet Critical Assembly at NCERC. The critical experiments were designed to provide complementary data sets having different sensitivities to scattering cross sections of lead. The larger amount of the U present in the LEU/Pb core increases the neutron importance above 1 MeV compared with the HEU/Pb core. Since removal of lead from the core shifts the neutron spectrum to the higher energy region, positive lead void reactivity worths were observed in the LEU/Pb core while negative values were observed in the HEU/Pb core. Experimental analyses for the lead void reactivity worths were performed with the Monte Carlo calculation code MCNP6.1 together with nuclear data libraries, JENDL 4.0 and ENDF/B VII.1. The calculation values were found to overestimate the experimental ones for the HEU/Pb core while being consistent for the LEU/Pb core.