Verification of direct coupling code system using FRENDY version 2 and GENESIS for light water reactor lattices

FRENDYバージョン2とGENESISを用いた直接結合コードシステムの軽水炉格子体系における検証

藤田 達也  ; 山本 章夫*

Fujita, Tatsuya; Yamamoto, Akio*

本研究では、核反応断面積の摂動に伴う間接効果を考慮したランダムサンプリングに基づく不確かさ定量化を容易に実施可能とするため、核データ処理コードFRENDYバージョン2と3次元非均質中性子輸送計算コードGENESISからなる直接結合コードシステム(FRENDY-V2/GENESIS)を新たに構築した。GENESIS用に準備された多群断面積はFRENDYバージョン2により生成された。Dancoff係数はneutron current methodにより計算した。次に、Carlvik二項有理近似に基づいて背景断面積を計算した。FRENDY-V2/GENESISの計算精度を検証するため、無限中性子増倍率(k-infinity)とUO及びMOX燃料格子体系における核分裂反応率分布をMVP3と比較した。また、キャラクタリスティックス法のレイトレーシング等の離散化条件に関する感度解析も併せて実施した。FRENDY-V2/GENESISとMVP3の比較を通して、SHEM361群構造に基づくFRENDY-V2/GENESISは、k-infinityを約50pcm以内、核分裂反応率分布を平均二乗偏差で約0.1%以内で計算可能であった。以上の結果から、FRENDY-V2/GENESISの適用性が検証された。今後は、FRENDY-V2/GENESISは多群断面積の摂動に伴う間接効果に係る議論に活用される。

This study newly established a direct coupling code system consisting of the nuclear data processing code FRENDY version 2, and the three-dimensional heterogeneous transport code GENESIS (FRENDY-V2/GENESIS) for easy implementation of the random-sampling-based uncertainty quantification considering the implicit effect due to nuclear cross-section (XS) perturbations. The multi-group macroscopic XSs prepared for GENESIS were generated by FRENDY version 2, where the Dancoff factor was calculated by the neutron current method. Then the background XSs were evaluated based on the Carlvik two-term rational approximation. The infinite multiplication factor (k-infinity) and the fission reaction rate distribution in UO and MOX lattice geometries were compared with MVP3 to verify the calculation accuracy of FRENDY-V2/GENESIS. The sensitivity analyses on the discretization conditions such as the ray tracing of the method of characteristics were also carried out. Through several comparisons between FRENDY-V2/GENESIS and MVP3, FRENDY-V2/GENESIS with the SHEM 361-group structure calculates the k-infinity within approximately 50 pcm and the fission reaction rate distribution within approximately 0.1% by the root mean square, respectively. Consequently, the applicability of FRENDY-V2/GENESIS was verified, and FRENDY-V2/GENESIS can be used to discuss the implicit effect due to multi-group XS perturbations.