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Investigation of the impact of the prediction accuracy of the burn-up code system SWAT4.0 on neutronics calculation

燃焼計算コードシステムSWAT4.0の予測精度が臨界計算に与える影響評価

多田 健一; 崎野 孝夫*

Tada, Kenichi; Sakino, Takao*

東京電力福島第一原子力発電所の燃料デブリの臨界安全は最も重要な課題の一つである。この燃料デブリの臨界安全解析に燃焼度クレジットを適用することが望まれている。原子力機構では使用済み燃料の核種組成の参照解を与える燃焼計算コードとしてSWAT4.0を開発している。このSWAT4.0を用いた使用済み燃料の核種組成が燃焼度クレジットに適用できるかどうかを検証した。本研究では、福島第二原子力発電所の一号機(2F1ZN2及び2F1ZN3)と二号機(2F2DN23)で取得された照射後試験解析の測定結果とSWAT4.0の解析結果を比較した。解析結果と測定結果を比較したところ、SWAT4.0で得られた核種組成は測定結果とよく一致することを確認した。また、SWAT4.0の核種組成の予測精度が臨界性に与える影響を評価したところ、U-235, Pu-239, Pu-241及びSm-149の差異が臨界性に与える影響が大きいことが分かった。しかし、核種組成の予測精度が臨界性に与える影響は3%以下と小さいことから、SWAT4.0を燃料デブリの燃焼度クレジットの評価への適用が期待できることが分かった。

Criticality safety of the fuel debris is one of the most important issues, and the adoption of burnup credit is desired. To adopt the burnup credit, validation of the burnup calculation codes is required. In this study, assay data of the used nuclear fuel (2F2DN23, 2F1ZN2, and 2F1ZN3) are evaluated to validate the SWAT4.0 code. The calculation results revealed that the number densities of many heavy nuclides and fission products show good agreement with the experimental data. To investigate the applicability of SWAT4.0 to the criticality safety evaluation of fuel debris, we evaluated the effect of isotopic composition difference on $$k_{eff}$$. The differences in the number densities of U-235, Pu-239, Pu-241, and Sm-149 have a large impact on $$k_{eff}$$. However, the reactivity uncertainty related to the burnup analysis was less than 3%. SWAT4.0 appropriately analyses the isotopic composition of BWR fuel, and it has sufficient accuracy to be adopted in the burnup credit evaluation of fuel debris.

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