Experiments on criticality and reactivity worths in the FCA-XXII-1 assembly simulating highly enriched MOX fueled tight lattice LWR cores

高富化度MOX燃料稠密格子炉心を模擬したFCA-XXII-1炉心における臨界性及び反応度価値に関する実験

福島 昌宏   ; 安藤 真樹  ; 長家 康展  

Fukushima, Masahiro; Ando, Masaki; Nagaya, Yasunobu

高富化度MOX燃料稠密格子の軽水炉を模擬した積分実験を高速炉臨界集合体(FCA)において実施した。中性子計算手法と核データの広範囲な中性子スペクトル場に対する予測精度を明らかにするため、減速材である発泡ポリスチレンの空隙率を変えた3つの実験体系を構築し、臨界度、減速材ボイド反応度値及び種々のサンプル反応度を系統的に測定した。また、高速炉解析用の決定論的計算コードとJENDL-4.0を用いた予備解析により、反応度価値の計算において概ね実験値を再現することを確認した。特に柔らかい中性子スペクトルの実験体系に対して、超微細エネルギー群の取扱いにより決定論的計算手法による反応度価値の予測精度が大幅に向上されることを明らかにした。更に、モンテカルロ計算コードMVP3を使用して実験体系を詳細にモデル化することで、決定論的手法の妥当性を確認した。

A series of integral experiments were conducted at FCA of JAEA, simulating LWR cores with a tight lattice cell of highly enriched MOX fuel containing more than 15% fissile plutonium. The three experimental configurations were constructed using foamed polystyrene with different void fractions to clarify the prediction accuracy of neutronic calculation codes and nuclear data among various neutron spectra. The nuclear characteristics measured in the experiments were criticality, moderator void reactivity worths, and sample reactivity worths. The preliminary analyses on experiments were conducted using a deterministic calculation code conventionally used for fast reactors with JENDL-4.0. Most reactivity worth calculations correlated well with the experimental values. Specifically for the softer neutron spectra configurations, the treatment of ultrafine energy groups obviously improved the prediction accuracy of the deterministic calculations. Furthermore, reference calculations were performed with MVP3 code by modeling the experimental setup in detail, confirming the validity of the deterministic calculations.