NMBコードの燃焼計算に用いる高速行列指数法の開発

Development of accelerated exponential method for burnup calculation in nuclear material balance code

岡村 知拓*; 西原 健司  ; 大泉 昭人   ; 中瀬 正彦*; 竹下 健二*

Okamura, Tomohiro*; Nishihara, Kenji; Oizumi, Akito; Nakase, Masahiko*; Takeshita, Kenji*

東京工業大学と原子力機構は共同で、核燃料サイクルのマスバランス解析コードであるNMB(Nuclear Material Balance)コードの開発を進めている。このコードの燃焼計算は原子炉または燃料バッチ毎に行列指数法を用いて行われる。解析条件によっては燃焼計算を非常に多くの回数行うため、計算コストの低減が課題であった。特に短半減期核種を行列指数法で解くためにはタイステップを半減期より十分に短くし、高い次数まで計算する必要があるため非常に計算コストがかかる。そこで計算コストをかけることなく短半減期核種を精度良く計算する方法として高速行列指数法を考案した。

Tokyo Institute of Technology and Japan Atomic Energy Agency are jointly developing a nuclear material balance code (NMB code), which is a mass balance analysis code for nuclear fuel cycle. The burnup calculation of this code is performed for each reactor or fuel batch using the matrix exponential method. Since the number of burnup calculations is very large depending on the analysis conditions, reducing the calculation cost has been an issue. In particular, to solve the short half-life nuclides by the matrix exponential method, the time step must be sufficiently shorter than the half-life and the calculation must be performed to a high order, which requires computational cost. Therefore, the accelerated exponential method was devised as a method to calculate the short half-life nuclides with enough accuracy for nuclear fuel cycle simulation without incurring computational cost.