Impact of nuclear data updates from JENDL-4.0 to JENDL-5 on burnup calculations of light-water reactor fuels

JENDL-4.0からJENDL-5の核データの更新が軽水炉燃料の燃焼計算に与える影響

渡邉 友章  ; 多田 健一   ; 遠藤 知弘*; 山本 章夫*

Watanabe, Tomoaki; Tada, Kenichi; Endo, Tomohiro*; Yamamoto, Akio*

本研究では、JENDL-4.0(J4)からJENDL-5(J5)への核データ更新が軽水炉燃料燃焼計算に与える影響を調査した。燃焼計算はPWRピンセル及びBWR燃料集合体形状について実施した。計算の結果、中性子増倍率(k)に燃焼度に依存した大きな差異があることがわかった。燃焼度0-50GWd/tの範囲において、J5のkはJ4のkよりも一貫して小さく、その差は燃焼が進むにつれて徐々に大きくなった。各核種の断面積データをJ4からJ5に置き換えた計算の結果、U, U, Puの断面積とHO中のHの熱中性子散乱則データの更新がkの差に顕著な影響を与えることが分かった。Gd燃料を含むBWR集合体形状では、10-15GWd/tの燃焼度範囲で大きなkの違いが観測された。この差異は主にU, Gd, Gd断面積の更新とHO中のHの熱中性子散乱則データに起因することが分かった。さらに、核種数密度、中性子エネルギー依存の感度係数、中性子スペクトルを調査することにより、核データの更新がkにどのように影響を与えたかを明らかにした。

This study investigated the impact of nuclear data updates from JENDL-4.0 (J4) to JENDL-5 (J5) on the light-water reactor fuel burnup calculations. Burnup calculations were conducted with J4 and J5 for PWR pin-cell and BWR fuel assembly geometries. The calculation results revealed significant burnup-dependent differences in the neutron multiplication factor (k). Across the burnup range of 0-50 GWd/t, k values of J5 were consistently smaller than those of J4 and the difference gradually increased as burnup progressed. Direct sensitivity calculations, in which each nuclide data was replaced from J4 to J5, indicated that updates to the cross-sections of U, U, and Pu and the thermal scattering law data of H in HO notably impacted the k differences. For the BWR assembly geometry containing Gd fuels, large k differences were observed in the burnup range of 10-15 GWd/t. This difference was primarily attributed to updates in the U, Gd, and Gd cross-sections, and thermal scattering law data of H in HO. Furthermore, we investigated how the nuclear data updates affected the k differences by examining nuclide number densities, the energy-dependent sensitivities, and the neutron spectra.