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A Preliminary uncertainty analysis of PWR depletion numerical test problem on OECD/NEA/NSC LWR-UAM benchmark phase II based on JENDL-5

JENDL-5に基づくOECD/NEA/NSC LWR-UAMベンチマークフェーズIIにおけるPWR燃料集合体体系の燃焼計算問題の予備的不確かさ解析

藤田 達也  

Fujita, Tatsuya

OECD/NEA/NSC LWR-UAMベンチマークフェーズIIにおけるPWR燃料集合体体系の燃焼計算問題の不確かさ解析について、JENDL-5に基づき予備検討を実施した。集合体無限増倍率及び核種インベントリの不確かさを定量化するため、ランダムサンプリング法を用いて核反応断面積(XS)、核分裂生成物収率(FPY)、崩壊定数及び崩壊分岐比をランダムに摂動させ、SERPENT 2.2.1の計算を複数回実施した。ACEファイル中のXSについては、NJOY2016.72で生成した56群共分散行列を用いて、FRENDY 2.02のACEファイル摂動ツールにより摂動させた。独立FPYの摂動量は、JENDL-5で整備されているFPY共分散行列を用いて評価し、摂動後の累積FPYは独立FPYと累積FPYの関係から再構築した。崩壊定数は核種ごとに独立に摂動させた。崩壊枝比の摂動については、事前に一般化最小二乗法を適用して共分散行列を生成し、これに基づいて独立FPYと同じ手順でランダムに摂動した。概して、崩壊データによる影響はXSやFPYの不確かさによる影響よりも一桁小さかった。集合体無限増倍率と超ウラン核種のインベントリの不確かさについては、XSの不確かさによる影響が支配的であり、FPYと崩壊データの不確かさによる影響は1桁から数桁小さかった。一方、核分裂生成物(FP)核種のインベントリの不確かさについては、FPYの不確かさによる影響はXSの不確かさによる影響とほぼ同じか、それよりも大きかった。また、XSとFPYのいずれの不確かさによる影響が支配的かどうかはFP核種によって異なることが確認された。FP核種のXSの不確かさによる影響については、JENDL-5では整備されていないことから本論文では考慮されていないため、今後の研究で議論される予定である。

The uncertainty analysis of PWR depletion test problem on the OECD/NEA/NSC LWR-UAM benchmark Phase II based on JENDL-5 was performed as a preliminary investigation. The random sampling was used to quantify the uncertainty of k-infinity and nuclide inventories, the cross section (XS), the fission product yield (FPY), the decay constant, and the decay branch ratio were randomly perturbed, and several times of SERPENT 2.2.1 calculations were performed. XSs in the ACE file were perturbed by the ACE file perturbation tool using FRENDY with the 56-group covariance matrix generated by NJOY2016.72. The perturbation quantity of independent FPY was evaluated using the FPY covariance matrix prepared in JENDL-5, and the perturbed cumulative FPY was reconstructed based on the relationship between the independent and cumulative FPYs. The decay constant was independently perturbed for each nuclide. To perturb the decay branch ratios, the covariance matrix was generated by applying the generalized least square method and randomly perturbed based on this covariance matrix in the same manner as the independent FPY. In general, the influence due to decay data was an order of magnitude smaller than the influences due to XS and FPY uncertainties. For the uncertainty of k-infinity and transuranic nuclide inventories, the influence due to XS uncertainty was dominant, and that due to FPY and decay data uncertainties was one or a few orders of magnitude smaller. On the other hand, for the uncertainty of FP nuclide inventories, the influence due to FPY uncertainty was almost the same or larger than that due to XS uncertainty. It was also confirmed that the influence due to either XS or FPY uncertainty became different for each FP nuclide. In future studies, the influence due to XS uncertainty on FP nuclides will be discussed because it was not prepared in JENDL-5 and not considered in the present paper.

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