汎用炉心解析システムMARBLE3の開発

Development of the versatile reactor analysis code system, MARBLE3

横山 賢治   ; 羽様 平 ; 谷中 裕 ; 大木 繁夫 

Yokoyama, Kenji; Hazama, Taira; Taninaka, Hiroshi; Oki, Shigeo

汎用炉心解析システムMARBLEの第3版であるMARBLE3を開発した。MARBLEの開発ではオブジェクト指向スクリプト言語Pythonを用いており、これまでの開発ではPythonバージョン2(Python2)を用いていたが、Pythonのバージョンアップの後方非互換性の問題により、Pythonの最新版であるPythonバージョン3(Python3)では、MARBLEを動作させることができなくなっていた。このため、MARBLE3の開発では全面的に改修を行って、Python3で動作するように整備した。また、MARBLE3では、新しく開発された解析コードのカプセル化や新しく提案された計算手法等の組み込みを行うとともに、メンテナンス性や拡張性、柔軟性の観点からユーザインターフェースの拡張やソルバーの再実装等を行った。MARBLE3では、新規に開発された3次元六角/三角体系輸送計算コードMINISTRIVer.7(MINISTRI7)と3次元六角/三角体系拡散計算コードD-MINISTRIを利用できるように整備した。これらのコードは、MARBLEのサブシステムである核特性解析システムSCHEMEや高速炉燃焼解析システムOPRHEUSで利用できる。また、MARBLEに組み込まれている炉心解析システムCBGのユーザインターフェースを拡張して、CBGの2次元RZ体系の拡散計算ソルバーや輸送計算ソルバーをSCHEME上で利用できるように整備した。一方、計算手法についても改良を加えた。MARBLE3では、チェビシェフ有理関数近似法に基づく燃焼計算手法の改良に関する論文やミニマックス多項式近似法に基づく燃焼計算手法に関する論文で提案された計算手法を利用できるように、燃焼計算ソルバーの機能拡張を行った。また、メンテナンス性の観点から、MARBLE2で導入された一点炉動特性ソルバーPOINTKINETICSを廃止して、MARBLE3ではKINETICSソルバーとして新たに整備し直した。

The third version of the versatile reactor analysis code system, MARBLE3, has been developed. In the development of the former version of MARBLE, object-oriented scripting language Python (Python2) had been used and then the latest version of Python (Python3) was released. However, due to its backward incompatibility, MARBLE no longer worked with Python3. For this reason, MARBLE3 has been fully modified and maintained to work with Python3. In MARBLE3, newly developed analysis codes and newly proposed calculation methods were incorporated, and the user interface was extended and solvers were reimplemented for maintainability, extensibility, and flexibility. In MARBLE3, the three-dimensional hexagonal/triangular transport code MINISTRI Ver.7 (MINISTRI7) and the three-dimensional hexagonal/triangular diffusion code D-MINISTRI are available as the new analysis codes. These codes can be used in the neutronics analysis system SCHEME and the fast reactor burnup analysis system OPRHEUS, which are the subsystems of MARBLE. In addition, the user interface of CBG, a core analysis system embedded in MARBLE, was extended so that the diffusion and transport calculation solvers for the 2-dimensional RZ system of CBG can be used on SCHEME. On the other hand, MARBLE3 has extended the functionality of the burnup calculation solver so that it can use the numerical methods proposed in the papers on the improvement of the Chebyshev rational function approximation method and the minimax polynomial approximation method. From the viewpoint of maintainability, the point reactor kinetics solver POINTKINETICS, which was introduced in MARBLE2, has been newly reworked as the KINETICS solver in MARBLE3.