Uncertainty reduction of sodium void reactivity using data from a sodium shielding experiment

ナトリウム遮蔽実験データを利用したデータ同化法によるナトリウムボイド反応度の不確かさ低減

丸山 修平   ; 遠藤 知弘*; 山本 章夫*

Maruyama, Shuhei; Endo, Tomohiro*; Yamamoto, Akio*

本研究では、データ同化技術を利用して、原子炉物理と放射線遮へいといった異なる分野間で実験データベースを共有することにより、高速炉炉心設計に関連する不確かさを低減することの可否を検討した。本研究テーマの最初のステップとして、ORNLのナトリウム遮へい実験に着目し、ナトリウム冷却高速炉の最も重要な安全パラメータの1つであるナトリウムボイド反応度の不確かさを低減するために実験データを利用することを検討した。一般化摂動論に基づく感度解析をナトリウム遮へい実験に対して実施し、ここで評価した感度係数と、これまでに原子力機構で評価したナトリウムボイド反応度の感度係数を用いて、炉定数調整を実施することにより、ナトリウム遮へい実験データがナトリウムボイド反応度の不確かさ低減に寄与できることを示した。本研究に基づくと、中性子漏洩現象が支配的なナトリウムボイド反応度において、特に不確かさ低減効果は大きくなると予測される。ナトリウムボイド反応度に関する新たな炉物理実験データの取得は今後困難かもしれないが、ナトリウム遮へい実験データがこの役割を部分的に代替できることを本研究は示唆している。高速炉設計における積分実験データの相互利用の価値が本研究によって証明された。

This study investigated the feasibility of reducing the uncertainty associated with fast-reactor-core design by sharing an experimental database between different fields (e.g., reactor physics and radiation shielding) using data assimilation techniques. As the first step in this study, we focused on the ORNL sodium shielding experiment and investigated the possibility of using the experimental data to reduce the uncertainty in sodium void reactivity (SVR), which is the most important safety parameter for sodium-cooled fast reactors. A sensitivity analysis based on the Generalized Perturbation Theory was performed for the sodium shielding experiment. Using the sensitivity coefficients evaluated here and those of the sodium void reactivity previously evaluated by the JAEA, we showed that sodium shielding experimental data can contribute to the uncertainty reduction of SVR by adopting the cross-section adjustment method. Based on this study, the uncertainty reduction effect is expected to be significant, especially for SVR dominated by neutron-leakage phenomena. Although new reactor physics experimental data on SVR may be difficult to obtain, the results of this study suggest that data from sodium shielding experiments can partially substitute for this role. This study demonstrated the value of the mutual use of integral experimental data in fast reactor designs.