Random media criticality analysis methods in Monte Carlo solver Solomon

モンテカルロ法ソルバーSolomonにおける乱雑化臨界計算機能

植木 太郎  

Ueki, Taro

モンテカルロ法ソルバーSolomonは、C++14標準で記述されたオブジェクト指向の中性子輸送計算コードである。Solomonは、通常の臨界安全解析機能と乱雑化媒質の臨界性評価機能で構成されており、後者に関して、不完全確率的乱雑化ワイエルシュトラス関数(IRWF)による乱雑化媒質のクラスが装備されている。このため、乱雑化媒質の臨界性揺らぎを、多数のIRWFレプリカを生成して、レプリカ毎に臨界計算を実施することにより評価できる。一方で、必要とされるIRWFレプリカ数を事前に知ることは不可能である。この問題への対処のため、Solomonに、乱雑化増幅機能を装備した。具体的には、オン-オフ型への有界増幅をIRWFレプリカに適用することにより、中性子実効増倍率の上限値推定に関して、レプリカ生成数の95%以上の削減が可能となる。また、Solomonには、ボクセル重ね合わせ機能も装備されている。この機能の有望な応用として、ステンレス鋼(SUS304)中の鉄同位体による共鳴吸収反応の評価例を示す。

A Monte Carlo Solver Solomon has been under development as an object-oriented code written in the C++14 standards. It consists of regular capabilities of criticality safety analysis and a special capability of random media criticality. In the latter capability, Solomon is equipped with a class for the random media modeled by the incomplete randomized Weierstrass function (IRWF). By this modeling, the uncertainty of random media criticality can be evaluated by executing criticality calculations over many IRWF-replicas. However, it is impossible to know beforehand how many IRWF-replicas should be computed. To deal with this issue, a bounded amplification (BA) technique has been newly equipped in Solomon. Applying BA to IRWF, it is possible to reduce the number of IRWF-replicas by more than 95% in terms of the upper limit estimation of neutron effective multiplication factor. Solomon is also equipped with a voxel-overlay (VO). This functionality is shown to be valuable for evaluating the resonance self-shielding effect.