Weierstrass function methodology for uncertainty analysis of random media criticality with spectrum range control

ワイエルシュトラス関数によるスペクトル範囲制御を伴う乱雑化媒質の臨界性不確かさ評価

植木 太郎  

Ueki, Taro

確率的乱雑化ワイエルシュトラス関数(RWF: randomized Weierstrass function)は、無秩序な物質混合で生成する乱雑化媒質の臨界性不確かさ評価のための手法である。本論文は、実用面でのRWFの精緻化を、周波数領域変数の上下限指定を伴うスペクトル範囲制御により達成したことを報告する。臨界解析実務への具体的効果は、空間分布が不確定な燃料デブリを想定した乱雑化媒質に対して、逆冪乗則パワースペクトルの下での公平な臨界性不確かさ評価を可能にすることである。数学的側面においては、RWFの三角関数項の無限和が、任意の低周波数領域を含むように拡張され、スペクトル範囲制御という唯一の目的のために有限項に切り捨てられている。これは、精緻化RWFが、ワイエルシュトラス関数のフラクタル特性への収束の問題と切り離されたことを意味する。このため、精緻化RWFは、不完全確率的乱雑化ワイエルシュトラス関数(IRWF: Imcomplete RWF)と命名される。適用事例として、3次元化されたIRWFを、中性子減速環境下の3種燃料から成る乱雑化燃料混合体に適用して中性子実効増倍率の不確かさをモンテカルロ法コードSolomonにより評価したことを報告する。

Randomized Weierstrass function (RWF) has been under development for evaluating the uncertainty of random media criticality due to the material mixture under disorder. In this work, the modelling capability of RWF is refined so that the spectrum range can be controlled by specifying its lower and upper ends of the frequency domain variable. As a result, it becomes possible to make fair criticality comparison among replicas of random media under inverse power law power spectra. Technically, the infinite sum of trigonometric terms in RWF is extended to cover the arbitrarily low frequency domain and then truncated to finite terms for the sole purpose of spectrum range control. This means that the refinement is free of the convergence issue towards a fractal characteristic of Weierstrass function and thus termed Incomplete Randomized Weierstrass function (IRWF). As a demonstration, a three-dimensional version of IRWF is applied to the mixture of three fuels with different burnups in a water-moderated environment. Monte Carlo criticality calculations are carried out to evaluate the uncertainty of neutron effective multiplication factor due to the indeterminacy of the fuel mixture formation.