Re-evaluation of nuclear criticality characteristics for infinite and finite heterogeneous lattice systems composed of uranium-zirconium hydride fuel rods used in the TRIGA annular core pulse reactor NSRR

TRIGA環状炉心パルス炉NSRRで使用されるウラン水素化ジルコニウム燃料棒で構成された無限及び有限非均質格子体系の臨界特性の再評価

柳澤 宏司 ; 求 惟子 

Yanagisawa, Hiroshi; Motome, Yuiko

TRIGA燃料棒の臨界リスクの把握とその取扱いの安全対策の検討のため、NSRR燃料棒からなる無限及び有限非均質格子体系の臨界特性を、燃料棒の詳細な計算モデルを用いて再評価した。再評価には、最新バージョンのJENDL-5を含むJENDLライブラリとMVPバージョン3コードが使用された。臨界特性として、無限及び水反射有限体系の中性子増倍率の変化を、格子ピッチと減速材水の密度をパラメータとして詳細に調べた。再評価された臨界特性の結果から、JENDL-5ライブラリを用いて、水反射の六角格子体系の最小臨界燃料棒本数は46.80.2本と得られた。さらに、TRIGA燃料棒には水素化ジルコニウム減速材と黒鉛反射材が備わっているため、減速材及び反射材としての水が存在しない場合の臨界到達可能性を検討した。その結果、水が存在しない場合でも、NSRR標準炉心に装荷されている燃料棒の本数よりも少ない115.70.6本の燃料棒で臨界に到達することが可能であることが分かった。

For understandings of nuclear criticality risks of TRIGA fuel rods and review of safety measures for handling them, nuclear criticality characteristics for infinite and finite heterogeneous lattice systems composed of the NSRR fuel rods were re-evaluated with the use of a detailed computational model for the fuel rod. The MVP version 3 code was used with the JENDL libraries including the latest version, JENDL-5, for the re-evaluation. As the criticality characteristics, variations of neutron multiplication factors of the infinite and water-reflected finite systems were examined in detail with parameters of the lattice pitch and density of moderator water. From the results of the re-evaluated criticality characteristics, the minimum critical number of fuel rods for the water-reflected hexagonal shaped lattice system was obtained to be 46.8 0.2 using the JENDL-5 library. Moreover, the attainability of criticality without the water as moderator and reflector was examined because the zirconium hydride moderator and graphite reflector are equipped with the TRIGA fuel rod. It was found that the criticality is possible to be attained by 115.7 0.6 of the number of fuel rods, which is the smaller number of fuel rods than loaded in the NSRR standard core, even though no water exists.