Effect of moderation condition on neutron multiplication factor distribution in random media

乱雑体系における減速条件の中性子増倍率分布に与える影響

荒木 祥平   ; 山根 祐一  ; 植木 太郎  ; 外池 幸太郎 

Araki, Shohei; Yamane, Yuichi; Ueki, Taro; Tonoike, Kotaro

燃料デブリのように乱雑な性状をもつ核燃料物質の臨界管理は事故後の安全対策において重要な課題のひとつである。様々な乱雑で管理されていない自然現象をノイズを用いて記述できることから、乱雑な性状をもつ核燃料物質についてもスペクトル分布を持つモデルが適用可能と考えた。本研究では、モデルで表現される核燃料物質について、中性子実効増倍率と減速条件の関係を検討した。減速条件の指標としてコンクリートと核燃料物質の体積比を定めた上で、乱雑化ワイエルストラス関数(RWF)に基づくスペクトル分布を持つモデルから多数の乱雑性状を生成した。生成された各々の乱雑性状について、2群エネルギーモンテカルロ計算により増倍率を計算し、結果を分散,歪み度,尖り度を用いて整理した。これらの統計量は最適減速条件において極値を持つことが見出された。また、モデルで表現される核燃料物質について、増倍率の分布範囲、分布の歪み、外れ値の出現を推定できる可能性が示唆された。

Criticality control of random media such as fuel debris is one of the most important safety issues in post-accident management. spectrum randomizing model is expected to simulate such random media because it is well known that the noise can describe a diverse range of random and disordered natural phenomena. In this paper, we focused on the relationship between the multiplication factor and moderation condition in the random media. A number of random media were realized with the spectrum randomizing model that is based on the Randomized Weierstrass function (RWF). The volume ratio of concrete to fuel was adopted as an index for the moderation condition. The multiplication factors were calculated with a two-energy group Monte Carlo calculation. The calculation results were analyzed by using variance, skewness, and kurtosis. Those statistical parameters had an extreme value around the optimum moderation condition. This result suggested that it is possible to predict the rough trend of variation range, distortion, and outlier of multiplication factors in the random media.