Study on the specifications of the basic core configurations of the modified STACY

STACY更新炉の基本炉心構成の特性に関する研究

郡司 智  ; 荒木 祥平   ; 井澤 一彦 ; 須山 賢也

Gunji, Satoshi; Araki, Shohei; Izawa, Kazuhiko; Suyama, Kenya

燃料デブリの組成や性状は不確実であるため、臨界安全性評価に使用される計算コードや核データを検証するには臨界実験が必要である。このため、原子力機構は、臨界集合体STACYの改造を行っている。STACY更新炉の初臨界は2024年春に予定されている。本稿では、STACY更新炉の初臨界時の基本炉心構成仕様の特性について事前解析の結果を報告する。初臨界時には中性子減速条件の異なる2種類の格子板(格子間隔は1.50cmと1.27cm)を用意される。一方で、利用可能なUO燃料棒の数には制限がある。これらの実験的制約を満たす最初の臨界のための炉心構成は、計算解析によって設計された。最適減速条件に近い1.50cmピッチの格子板を備えた円柱形の炉心構成では、臨界に達するには253本の燃料棒が必要となる。1.27cmピッチの格子板については、ピッチを2倍にして2.54cmピッチの炉心構成を検討した。この場合、臨界に達するには213本の燃料棒が必要となる。さらに、燃料デブリの様態をシミュレートするために、鉄またはコンクリート模擬棒を使用した実験炉心構成についても検討した。本稿では、これらの炉心構成と炉心特性の解析結果を示す。

Since the compositions and properties of the fuel debris are uncertain, critical experiments are required to validate calculation codes and nuclear data used for the safety evaluation. For this purpose, the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been modifying a critical assembly called "STACY." The first criticality of the modified STACY is scheduled for spring 2024. This paper reports the consideration results of the specifications of the basic core configurations of the modified STACY at the first criticality. We prepared two types of gird plates with different neutron moderation conditions (their intervals are 1.50 cm and 1.27 cm). However, there is a limitation on the number of available UO fuel rods. The core configurations for the first criticality satisfying these experimental constraints were designed by computational analysis. A cylindrical core configuration with a 1.50 cm grid plate close to the optimum moderation condition needs 253 fuel rods to reach criticality. As to the 1.27 cm grid plate, we considered core configurations with 2.54 cm intervals by using doubled pitches of the grid plate. It will need 213 fuel rods for the criticality. In addition, we considered the experimental core configuration with steel/concrete simulant rods to simulate fuel debris conditions. This paper shows these core configurations and their evaluated specifications.