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報告書

ハンデル負荷追従試験解析のためのFEMAXI-ATRコードの改良・整備

斎藤 裕明*; 入谷 佳一*

JNC TJ8440 99-003, 156 Pages, 1999/03

JNC-TJ8440-99-003.pdf:2.72MB

負荷追従運転時の燃料棒照射挙動を評価するため、設計コード(許認可コード)の改良・整備を実施する。本設計コード「FEMAXI-ATR」燃料サイクル開発機構(旧動力炉・核燃料開発事業団)が、日本原子力研究所によって開発された水炉用UO2燃料挙動解析コード「FEMAXI」をベースに、MOX燃料も取り扱えるよう開発したものであり、コードの基本構造は公開コード「FEMAXI」とほぼ同様である。今回の改良・整備にあたっては、負荷追従試験データを用い、負荷追従運転時の出力変化による燃料棒内圧及び燃料棒伸びの挙動を模擬できるように解析モデルの改良を実施した。また、「FEMAXI-ATR」コードを用い、追従運転時における燃料棒照射挙動の詳細について評価・検討を実施した。

報告書

密度流を考慮した水理・物質移動解析コードの整備及び解析(核燃料サイクル開発機構 役務作業内容報告書)

斎藤 裕明*; 入谷 佳一*

JNC TJ8410 99-004, 106 Pages, 1999/03

JNC-TJ8410-99-004.pdf:4.62MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、地下水流動および水質の変化の少ない安定した環境下に処分サイトを決定することが重要な課題である。特に沿岸地域の地下深部に処分場を想定した場合は、塩水の侵入により処分場周辺の水質が変化する可能性があるため、塩水/淡水境界の挙動が処分環境に与える影響を把握することが重要である。そのためには塩水の淡水への侵入過程および塩水/淡水境界の挙動を適切にモデル化する必要がある。核燃料サイクル開発機構殿は、これまでに室内試験により得られたデータを使用して様々な水理・物質移動モデルを用いた数値シミュレーションを行い精度を比較し、核燃料サイクル開発機構殿と共同研究を行っている九州大学の提案しているモデル(解析コード)の数値誤差が比較的少なく精度の良い結果が得られることを確認した。本作業ではより多様な条件の解析を行うことを可能とするために上記の解析コードの整備を行った。具体的には、解析コード内の各モジュールの機能および主要変数について内容の分析を行った後、入出力機能の整備を行った。整備を行った解析コードについては、理論解との比較解析および既往の文献に示されている水理・物質移動解析と同様の解析を行うとともに、核燃料サイクル開発機構殿で実施している密度流を考慮した室内試験の解析を行い、作成した解析コードの妥当性を確認した。さらに、解析条件およびパラメータを変化させた場合の塩水/淡水境界面の挙動についての感度解析を実施した。

報告書

密度流を考慮した水理・物質移動解析コードの整備及び解析プログラム使用説明書(核燃料サイクル開発機構役務作業内容報告書)

斎藤 裕明*; 入谷 佳一*

JNC TJ8410 99-005, 13 Pages, 1999/02

JNC-TJ8410-99-005.pdf:1.07MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、地下水流動および水質の変化の少ない安定した環境下に処分サイトを決定することが重要な課題である。特に沿岸地域の地下深部に処分場を想定した場合は、塩水の侵入により処分場周辺の水質が変化する可能性があるため、塩水/淡水境界の挙動が処分環境に与える影響を把握することが重要である。そのためには塩水の淡水への侵入過程および塩水/淡水境界を適切にモデル化する必要がある。核燃料サイクル開発機構は、これまでに室内試験により得られたデータを使用して様々な水理・物質移動モデルを用いた数値シミュレーションを行い精度を比較し、動燃事業所と共同研究を行っている九州大学の提案しているモデル(解析コード)の数値誤差が比較的少なく精度の良い結果が得られることを確認した。本作業は、より多様な解析を行うことを可能とするため、この解析コードの入出力を整備したものである。具体的な作業内容としては、対話式であった入力をファイルによる入力に変更し、以下の内容を入力により指定できるよう整備を行った。・解析領域、格子サイズ・透水係数、間隙率、貯留係数、縦方向および横方向分散長・2流体密度・初期条件(圧力分布、濃度分布)・境界条件(濃度固定、圧力固定、流量固定、流量時間変化)・注入孔について位置、サイズ、濃度、流量、圧力水頭・計算精度に係わるパラメータ(収束条件、移動粒子数)・出力ファイル名、計算結果出力時間間隔・濃度時間履歴出力位置

論文

Analysis of high burnup fuel IFA-519.9 by EXBURN-I code

鈴木 元衛; 斎藤 裕明*

HPR-349, 12 Pages, 1998/00

高燃焼燃料におけるFPガス放出による内圧上昇は安全評価にとって重要である。著者らは高燃焼燃料のふるまい解析のため、FEMAXI-IVに対し、ペレット熱伝導率低下モデル、燃焼計算コードとの連携機能などを組み込み、EXBURN-Iを開発した。解析では、IFA-519.9のDH及びDK燃料棒の仕様と照射条件、履歴を入力データとし、内圧上昇の計算値と実測値を、ペレット熱伝導率、発熱密度プロファイル、速中性子フラックスなどの見地から比較検討した。その結果、ペレット熱伝導率モデルは決定的役割を果たすこと、FEMAXI-IVから受けついだFP放出モデルは高燃焼領域でも良い予測を与えること、被覆管に対する速中性子束は照射クリープを促し、ギャップ幅を広げることなどを見い出した。(検証燃焼度は25~79MWd/kgUO$$_{2}$$である。)

報告書

高燃焼燃料解析コードEXBURN-Iの詳細構造とユーザーズマニュアル

鈴木 元衛; 斎藤 裕明*

JAERI-Data/Code 97-046, 210 Pages, 1997/11

JAERI-Data-Code-97-046.pdf:5.41MB

軽水炉燃料の高燃焼度領域における通常時及び過渡時のふるまいを解析する計算コードEXBURN-Iを開発した。高燃焼領域では、ペレット熱伝導率低下、被覆管の水側腐食、燃料棒発熱分布の変化などが大きくなり、燃料棒のふるまいにかなりの程度影響を及ぼす。こうした現象を解析するため、FEMAXI-IVをベースとしつつ改良を施し、ペレット熱伝導率変化、FPガス放出率の燃焼履歴依存変化、被覆管酸化膜成長などの新たなモデルを組み入れた。本報告は、コードの全体構造とモデル及び物性値の説明を詳細に行い、また詳細な入力マニュアル、サンプル入出力などを添えたものである。

報告書

Light water reactor fuel analysis code FEMAXI-IV, 2; Detailed structure and user's manual

鈴木 元衛; 斎藤 裕明*

JAERI-Data/Code 97-043, 235 Pages, 1997/11

JAERI-Data-Code-97-043.pdf:5.84MB

FEMAXI-IVは、軽水炉燃料のふるまい解析コードとして前バージョンFEMAXI-IIIに多くの追加・改良を施した拡張バージョンである。本報告は、FEMAXI-IVの最初のバージョンを改良したVer.2について、基本理論と構造、モデルと数値解析、採用した物性値を詳述したものである。FEMAXI-IV(Ver.2)では、バグフィックスがされ、ペレット熱伝導率の更新及び熱応力によるFPガス放出抑制モデルの追加がなされた。さらに、本コードの有効かつ広範な利用を可能とするために、入出力の種類と方法を詳しく説明し、具体的なサンプル出力を添えた。

報告書

軽水炉燃料解析コードFEMAXI-IV(Ver.2)の詳細構造とユーザーズマニュアル

鈴木 元衛; 斎藤 裕明*

JAERI-Data/Code 97-010, 221 Pages, 1997/03

JAERI-Data-Code-97-010.pdf:6.28MB

FEMAXI-IVは、軽水炉燃料のふるまい解析コードとして、前バージョンFEMAXI-IIIに多くの機能の追加・改良を実施した拡張バージョンである。本報告は、FEMAXI-IVの最初のバージョンを改良したVer.2について基本理論と構造、モデルと数値解法、採用した物性値を詳述したものである。FEMAXI-IV(Ver.2)では、バグフィックスがされ、ペレット熱伝導率の更新および熱応力誘起FP放出モデルの追加がされた。さらに、本コードの有効かつ広範な利用を可能とするため、入出力の種類と方法を詳しく説明し、具体的なサンプル出力を添えた。

報告書

高燃焼燃料解析コードEXBURN-Iの開発

鈴木 元衛; 斎藤 裕明*

JAERI-Data/Code 94-011, 178 Pages, 1994/09

JAERI-Data-Code-94-011.pdf:3.84MB

軽水炉の高燃焼度燃料棒の通常時及び過渡時のふるまいを解析する計算コードEXBURN-Iを開発した。高燃焼領域では、FPガス放出、被覆管の水側腐食、ペレットの性質の変化などが、燃焼度に依存しつつ燃料棒のふるまいに大きく影響する。こうした現象を解析するため、本バージョンにおいてはFEMAXI-IVをベースとしつつ、改良を施し、新たなモデルを組み入れた。本報告は、コードの全体構造とモデル及び物性値の説明を行い、入力マニュアル及び標準出力例を添えたものである。本コードの性能の実験データによる検証と向上は次の段階でなされる。

報告書

燃料棒内出力分布計算コード: RODBURN

内田 正明; 斎藤 裕明*

JAERI-M 93-108, 36 Pages, 1993/05

JAERI-M-93-108.pdf:0.96MB

燃料を高燃焼度まで照射すると、出力分布は照射初期とは異なったものになる。とくに半径方向には、燃料表面でのピーキングが大きくなる場合が多く、リム効果として知られる燃料組織変化の原因になることがある。燃料の照射実験において、このような出力分布を簡便に解析するための手段として、多領域の燃焼過程計算コードRODBURNを開発した。このコードは、既成の燃焼コードORIGENのアクチニドに関する部分を中核とし、燃料表面に偏ったプルトニウムの生成を扱うために、これに共鳴吸収計算コードRABBLEを結合したものである。高燃焼度までの燃料照射実験についての検証計算により、コードは種々の初期濃縮度をもつ燃料における半径方向燃焼度分布を再現しうることが示された。

論文

FEMAXI-IV: A Computer code for the analysis of thermal and mechanical behavior of light water fuel rods

中島 鐵雄; 斎藤 裕明*; 逢坂 俊郎*

Transactions of the 11th Int. Conf. on Structural Mechanics in Reactor Technology,Vol. C, p.1 - 6, 1991/08

FEMAXI-IVは、通常時及び異常な過渡時における軽水炉燃料の熱的及び力学的な挙動を解析する計算コードである。本コードの主な目的は、ペレットと被覆管の力学的相互作用(PCMI)による被覆管内の応力・歪分布計算、及び運転中、特に過渡時のFPガス放出率計算である。このため、本コードでは力学的挙動の解析に有限要素法を採用し、PCMIを考慮した複雑な応力計算を行えると共に、FPガス放出挙動の解析には機構論的モデルを採用し、詳細なFP放出挙動の計算が行える。本コードは3つのサブコードから構成され、それらは(1)熱的挙動サブコード、(2)全体的な力学的挙動計算サブコード、(3)局所的な力学的挙動計算サブコードである。本コードは、ハルデン計画、スタズビック計画等から入手したデータを用いて入念に検証を行なった。本論文は、FEMAXI-IVコードの概要と計算結果を紹介するものである。

報告書

実炉燃料照射データによるFEMAXI-IVコードの検証

内田 正明; 斎藤 裕明*

JAERI-M 90-002, 30 Pages, 1990/02

JAERI-M-90-002.pdf:0.94MB

燃料挙動解析コードFEMAXI-IVの実炉燃料への適用性を調べるため、BWRで福島第一・3号炉における信頼性実証試験、PWRでZORITA炉における高燃焼度燃料試験をとり上げ、公開文献に記載された条件に従った計算を行ない、結果を照射後試験データと比較した。BWR燃料に関する比較結果は、燃料棒変形、FPガス放出率等につき大むね良い一致を示し、同コードの30MWd/kg程度の燃焼度までのBWR実炉燃料への適用性を示した。PWR燃料に関する結果では、設計パラメータの変化に対する過剰な応答が計算される等の問題が見られた。これはZORITA燃料が最高56MWd/kgと非常に高燃焼度であることが第一の原因であり、FEMAXI-IVに限らず、主に低燃焼度における知見をベースに構成されたコードを、高燃焼度まで適用する場合の問題を示していると考えられる。

論文

Development of the SESAME metallic fuel performance code

小林 嗣幸*; 木下 幹寿*; 服部 禎男*; 小川 徹; 坪井 靖*; 石田 政義*; 小川 伸太*; 斎藤 裕明*

Nuclear Technology, 89, p.183 - 193, 1990/02

 被引用回数:26 パーセンタイル:91.17(Nuclear Science & Technology)

金属燃料の定常時挙動解析のための簡易コードSESAMEを開発した。FPガス放出、スウェリング、物質再分布、ボンドナトリウム浸入、軸方向伸びといった現象の予測を可能にする単純なモデル体系を構成した。同コードを用いて、既存の照射データを良く説明できることを明らかにした。

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