Estimation of influence of implicit effect due to multi-group cross-section perturbations on uncertainty analysis in PWR-UO and -MOX lattice calculations

PWR-UO及びMOX燃料格子計算の不確かさ評価における多群核反応断面積摂動による間接効果の影響評価

藤田 達也  

Fujita, Tatsuya

本研究では、PWR-UO及びMOX燃料格子計算において、多群核反応断面積(XS)摂動に起因する間接効果が中性子無限増倍率の不確かさに与える影響を評価した。まず、XS共分散行列と感度係数を用いたサンドウィッチ式に基づき、間接関数の影響を簡易的に評価した。その結果、重核種の核分裂反応と(n,)反応において間接効果の影響が顕著であり、またUO及びMOX燃料集合体の燃焼度に対する依存性は小さいことを確認した。これを踏まえて重核種に着目し、中性子輸送計算や核反応断面積の共分散行列のエネルギー群数に対する間接効果の影響を比較した。PuとPuについては、MOX燃料棒体系において間接効果の影響が顕著に見られた。一方で、中性子輸送計算や核反応断面積の共分散行列のエネルギー群数を増加させることにより、これらの間接効果の影響を低減可能であることが分かった。以上から、中性子輸送計算や核反応断面積の共分散行列のエネルギー群数を適切に設定することにより、ランダムサンプリングにおける間接効果の取扱を明示的に考慮しないことが現実的に可能となった。

This study estimated the influence of implicit effect on the k-infinity uncertainty in the PWR-UO and -MOX fuel lattice geometries. Firstly, the preliminary investigation was performed, where the influence of implicit effect was roughly estimated based on the sandwich formula using the cross-section (XS) covariance matrix and the sensitivity coefficient. It was confirmed that the influence of implicit effect became large in the fission and (n,) reactions of heavy nuclides and the change of this dependence was small for the burnup of UO and MOX fuel assemblies. Then, focussing on the heavy nuclides, the influence of implicit effect was compared under several energy group conditions of the XS covariance matrix and neutron transport calculation. For Pu and Pu, the noticeable influence of implicit effect was observed in MOX fuel pin-cell geometry. However, increasing the number of energy groups for neutron transport calculations and that of the XS covariance matrix can reduce the influence of implicit effect. Consequently, by appropriately setting the number of energy groups for neutron transport calculations and that of the XS covariance matrix, it became practically possible not to explicitly consider the implicit effect during the random sampling.