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報告書

軸方向非均質炉心概念を用いた高転換BWR炉心の基本特性評価

森本 裕一*; 奥村 啓介; 石黒 幸雄

JAERI-M 92-067, 35 Pages, 1992/05

JAERI-M-92-067.pdf:1.06MB

軸方向非均質炉心概念を用いた高転換BWR炉心について、基本的な炉心特性を評価するため、Halingの原理に基づき、熱水力計算と結合した三次元炉心燃焼計算を行った。1.0に近い高い転換比を達成するため、本炉心の実効的な減速材対燃料体積比を0.25程度と小さくし、また、正の冷却材ボイド反応度係数を低減させるため、炉心は軸方向ブランケット部と核分裂性燃料部の多重層として構成される。燃焼解析の結果、冷却材ボイド反応度係数は均質炉に比べて負側へ移行できることを確認した。また、取出し燃焼度を45GWd/tとした場合、提案炉心の核分裂性プルトニウム残存比は1.03となる。

報告書

軸方向非均質炉心型高転換軽水炉の炉心最適化の検討

秋江 拓志; 奥村 啓介; 石黒 幸雄; 金子 邦男*; 斉藤 純*

JAERI-M 92-030, 68 Pages, 1992/03

JAERI-M-92-030.pdf:1.66MB

扁平二重炉心型高転換軽水炉の炉心概念一般化して軸方向非均質炉心型高転換軽水炉として発展させた。これまで高転換軽水炉に関して得られた知見をもとに、この非均質炉心パラメータの最適化を試みた。その結果、ボイド反応度係数を負に保ちながら、同時に45Gwd/tの燃焼度と0.85の核分裂性Pu残存比が得られるという炉心性能を確認した。炉心領域と内部軸方向ブランケット領域境界に鋭い出力ピークを生じることが、軸方向非均質炉心高転換炉の問題点の一つであった。この出力ピークは炉心領域に接するブランケット領域側にGdを添加することにより大幅に低減でき、同時に炉心燃焼性能も改善されることを示した。

報告書

Improvements on burnup chain model and group cross section library in the SRAC system

秋江 拓志; 奥村 啓介; 高野 秀機; 石黒 幸雄; 金子 邦男*

JAERI 1323, 68 Pages, 1992/01

JAERI-1323.pdf:1.79MB

高転換軽水炉(HCLWR)の燃焼解析の精度を向上するために、SRACシステムの格子燃焼計算に用いられるデータの改訂と、その機能の追加が行われた。核分裂生成核種(FP)とアクチナイド核種の燃焼を精度よく扱うために、新しい燃焼チェーンモデルが開発された。JENDL-2に基づく群定数ライブラリSRACLIB-JENDL2が、特にFPと高アクチナイド核種に重点をおいて作成された。核分裂当りの放出エネルギー等のデータも修正された。さらに、炉心燃焼計算に用いられる巨視的断面積の作成の便のために、新たな機能がSRACの格子燃焼計算に追加された。HCLWR格子モデルを用いて、これらの改良の効果を調べるための燃焼計算が行われた。

報告書

Control rod effects on reaction rate distributions in tight pitched PuO$$_{2}$$-UO$$_{2}$$ fuel assembly

C-S.Gil*; 奥村 啓介; 石黒 幸雄

JAERI-M 91-200, 61 Pages, 1991/11

JAERI-M-91-200.pdf:1.26MB

稠密格子燃料集合体において、B$$_{4}$$C制御棒の挿入・引抜きによる詳細な反応率分布のエネルギー構造に対する非均質効果を検討した。解析は、PROTEUS-LWHCR実験炉心に対応する六角燃料集合体に対して、JENDL-2ライブラリーとVIM及びSRACコードを使用して行った。反応率は、制御棒の挿入よりはむしろ、引抜きにより顕著な影響を受ける。制御棒の挿入・引抜きにより生ずる反応率の変化をスペクトルシフト、詳細群実効断面積の変化、及びそれらの高次項へと分解した。その結果、反応率の変化は主としてスペクトルシフトによることが判明した。SRACによる計算は、Pu-242に関する量を除けば、反応率及び反応率比を、VIMの計算値に較べて5%の精度で予測することが可能である。さらに精度を向上させるためには、共鳴エネルギー領域において、集合体内の非均質性を考慮して燃料の詳細群実効断面積を作成する必要がある。

報告書

高転換軽水炉の核特性解析法の研究

秋江 拓志; 奥村 啓介; 高野 秀機; 石黒 幸雄

JAERI-M 90-109, 49 Pages, 1990/07

JAERI-M-90-109.pdf:1.4MB

高転換軽水炉の概念成立性の検討に必要とされる精度を持った核計算手法を確立するために、高転換軽水炉の核特性解析法の研究を行なった。ここでは特に、共鳴エネルギー領域の取り扱いと減速材ボイド反応度特性の評価、および燃焼特性の把握に重点が置かれた。また、実験解析やベンチマーク計算により、計算手法とデータの信頼性も評価した。これらの結果は原研の熱中性子炉設計解析コードシステムSRACに反映され、精度の高い核計算コードとして改良された。

報告書

高転換軽水炉の炉心概念設計

奥村 啓介; 秋江 拓志; 森 貴正; 中川 正幸; 石黒 幸雄

JAERI-M 90-096, 169 Pages, 1990/06

JAERI-M-90-096.pdf:5.02MB

原研では、在来軽水炉あるいはその延長上の技術を用いて、天然ウランの節約とプルトニウムの利用効率を改善することを目的とし、1984年より高転換軽水炉の研究開発を行ってきた。本報告書は第1期計画(1985~1989年)において実施した炉心概念成立性の検討結果を主として核設計の観点からまとめたものである。核設計に関しては、これまで以下のような種々のタイプの炉心を検討してきた;1)均質稠密格子炉心、2)均質準稠密格子炉心、3)準稠密格子親物質棒スペクトルシフト炉心、4)扁平炉心、5)軸方向非均質炉心。各炉心の燃焼性能と概念成立性を検討するため、定常運転時における炉心燃焼解析と熱水力特性の解析を実施した。その解析結果に基づき、軸方向非均質炉心を原研の参考炉心として選択した。

論文

Accuracy of cell calculation methods used for analysis of high conversion light water lattice

C-J.Jeong*; 奥村 啓介; 石黒 幸雄; 田中 健一*

Journal of Nuclear Science and Technology, 27(6), p.515 - 523, 1990/06

MOX燃料棒の稠密格子から成る高転換軽水炉体系におけるセル計算手法の精度を共鳴計算手法(NR,IR近似、超詳細群衝突確率法)及びセル形状(六角、円筒)と境界条件(完全反射、等方反射)に関して検討、確認を行った。一連の計算は、高転換軽水炉に関する国際ベンチマークで採用された格子モデルを参照体系として行った。中性子増倍率、転換比、減速材ボイド特性等の諸物理量を広範囲な減速材対燃料体積比、燃料種類と富化度に対して評価し、連続エネルギーモンテカルロ法による計算値との比較により、これらの計算手法の予測精度と適用性を明確にした。IR近似の精度はNR近似に比べて良好であるが、特にスペクトルが硬くなる場合に悪くなる。また、円筒化近似の精度は、ウラン燃料格子系に比べ、プルトニウム燃料系で悪化することが確認された。

論文

The Concept of axially heterogeneous high conversion light water reactor and its application

奥村 啓介; 秋江 拓志; 石黒 幸雄

Proc. of Int. Conf. on the Physics of Reactors; Operation, Design and Computation, Vol. 4, p.101 - 110, 1990/00

高転換比と高燃焼度を同時に達成し得る軸方向非均質型高転換軽水炉の核設計検討を行った。先ず、現行3ループPWR程度の熱出力を確保できる二重扁平炉心を想定し、減速材対燃料体積比、炉心長、ブランケット厚さ等を変数とするパラメータ・サーベイを一次元炉心燃焼計算により実施した。その結果に基づき、具体的な二重扁平炉心の設計仕様を決定し、3次元炉心燃焼計算による詳細な炉心核特性評価を行った。径方向寸法及びPuインベントリが比較的大きくなるが、燃焼度56GWd/t相当、核分裂性Pu残存比0.86という高い燃焼性能が達成される。また、高転換軽水炉の核設計上の問題点であったボイド反応度特性及び制御性はともに良好である。さらに、径方向炉心寸法の縮小、高出力化を目的とし、二重扁平炉心を一般化した多重扁平炉心についても設計パラメータの最適化を図った。

報告書

JAERI contribution to the second NEACRP benchmark calculation on high conversion light water reactor lattices

奥村 啓介; 石黒 幸雄; 田中 健一*; C-J.Jeong*

JAERI-M 89-201, 150 Pages, 1989/12

JAERI-M-89-201.pdf:3.31MB

第31回NEACRP会合において、第2回高転換軽水炉格子に関するベンチマーク計算が行われることが決定された。それは、高転換軽水炉格子解析上のデータ及び計算手法に内在する炉物理上の問題点を明らかにするとともに、連続エネルギー・モンテカルロコードを使用して、決定論的手法に基づくコードに対する参照解を与えることを目的としている。新しい問題には、PROTEUS-LWHCR実験に対する解析も追加されている。原研は、VIM(モンテカルロ法)とSRAC(衝突確率法)コード及びJENDL-2ライブラリーを使用してこれに参加した。本報告書には、これらすべての計算結果がまとめられている。また、ベンチマーク問題に関連した共鳴の取り扱い及び幾何形状モデルに関する補足検討結果も示される。

論文

Pancake core high conversion light water reactor concept

石黒 幸雄; 奥村 啓介

Nuclear Technology, 84, p.331 - 343, 1989/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:77.87(Nuclear Science & Technology)

高転換率と高燃焼度を同時に達成し、かつボイド係数を負にする新しいタイプの稠密格子高転換軽水炉の概念を提案する。

論文

Core burnup calculation method for spectral shift reactor using fertile rod

奥村 啓介; 石黒 幸雄; 金子 邦男*

Journal of Nuclear Science and Technology, 25(12), p.948 - 951, 1988/12

親物質棒を使用するスペクトルシフト型高転換軽水炉は、燃焼過程における平均Pu富化度変化及び減速材対燃料体積比変化の両効果により、高転換比、高燃焼度を同時に達成できるものとして期待される。しかしながら、この種の炉心に対する燃焼計算は複雑となり、従来の炉心燃焼コードでは扱うことができない。そこで、親物質棒によるスペクトルシフト型炉に適用できる新しい炉心燃焼計算手法を提案する。本手法では、あらかじめ、シフト棒挿入及び引き抜き各体系に対する格子燃焼計算を実施する。次に、得られた2種類の巨視的断面積-燃焼度テーブルを使用し、親物質棒の引き抜きとともにMOX燃料の燃焼度を媒介とするテーブル移行をしながら、従来の巨視的断面積内挿法に基づく燃焼計算を進める。この手法の計算精度を格子燃焼計算に基づき検討した結果、スペクトルシフト炉心の燃焼計算手法として充分有効であることが確認された。

報告書

Summary report on the international comparison of NEACRP burnup benchmark calculations for high conversion light water reactor lattices

秋江 拓志; 石黒 幸雄; 高野 秀機

JAERI-M 88-200, 284 Pages, 1988/10

JAERI-M-88-200.pdf:10.41MB

NEACRP高転換軽水炉格子燃焼ベンチマーク計算のまとめを行った。ベンチマーク計算結果に関連する炉物理上のいくつかの問題点を検討した。さらに本ベンチマーク計算結果に対する専門家会合(1988年4月)の結論を紹介する。

報告書

高転換軽水炉の炉心燃焼特性、I; HCLWR-J1(V$$_{m}$$/V$$_{p}$$=0.8)の炉心解析

奥村 啓介; 石黒 幸雄; 土井 英示*

JAERI-M 88-129, 68 Pages, 1988/07

JAERI-M-88-129.pdf:1.88MB

稠密格子による高転換軽水炉(HCLWR)の炉心燃焼特性を評価するため、2次元拡散法による炉心燃焼計算を実施した。対象とする炉心(HCLWR-J1)の減速材対燃料体積比は約0.8である。燃焼計算は、3バッチ、アウトーイン燃料交換方式を仮定し、初装荷炉心から平衡サイクルに至るまで行った。この炉心に対して、取り出し燃焼度、転換率、出力分布、反応度係数等の核特性を詳細に評価した。

論文

On calculation methods of control rod worth for high conversion light water reactor

奥村 啓介; 石黒 幸雄; 土橋 敬一郎

Journal of Nuclear Science and Technology, 25(3), p.318 - 319, 1988/00

燃料棒格子の親密化による高転換軽水炉においては、中性子スペクトルの硬化及び減速材領域の減少により、従来の軽水炉で使用されているケミカル・シムによる反応度制御は困難となる。このため、$$^{10}$$B濃縮度を高めたB$$_{4}$$C吸収材を用いたクラスター型制御棒により大部分の反応度制御がおこなわれる。そこでHCLWR燃料集合体中に複雑に配置されるクラスター型制御棒の反応度価値計算法とその予測精度に基ずく厳密計算、及び体系近似モデルに衝突確率法を適用する簡便計算の比較をおこなった。

論文

The effect of fission products on burnup characteristics in high conversion light water reactors

高野 秀機; 金子 邦男*; 秋江 拓志; 石黒 幸雄

Nuclear Technology, 80, p.250 - 262, 1988/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:41(Nuclear Science & Technology)

高転換軽水炉において核分裂生成物(FP)の共鳴遮蔽効果が燃焼特性へ及ぼす影響を調べた。FPの自己遮蔽効果は燃焼反応度損失をかなり滅じ、燃焼度50GWD/t時において実効増倍率に0.5%$$Delta$$kの影響を及ぼすことを明らかにした。更にアクチニドとFPの共鳴相互干渉効果が検討され、数核種のFPに対して重要であることを示した。FPの核データの不確かさが燃焼度変化に及ぼす影響も4つの評価済核データファイル:JENDL-2,JEF-1,ENDF/B-IVとENDF/B-Vを用いて調べた。JENDL-2とENDF/B-Vの計算結果ではかなりの差が見られたが、JENDL-2とJEF-1とでは偶然的な相殺により差が小さかった。

報告書

高転換軽水炉格子の燃焼パラメータ・サーベイ

秋江 拓志; 石黒 幸雄; 井戸 勝*

JAERI-M 86-197, 62 Pages, 1987/02

JAERI-M-86-197.pdf:1.99MB

高転換軽水炉(HCLWR)の概念成立の可能範囲を明確にし核特性の概要を把握する上で参考とするデ-タを得る為、HCLWR格子モデルに対する燃焼計算を行なった。プルトニウム富化度、減速材対燃料体積比、燃料ピン径等の格子パラメ-タを広範囲に変化させ、それ等と燃焼度、転換率、核分裂性Puインベトリ、ボイド反応度等との関係をパラメトリックにサ-ベイした。

報告書

Revised SRAC code system

土橋 敬一郎; 石黒 幸雄; 金子 邦男*; 井戸 勝*

JAERI 1302, 281 Pages, 1986/09

JAERI-1302.pdf:8.78MB

1983年にSRACコードシステムの第1版のレポートがJAERIー1285として出版されたのち、綜合的な核計算コードシステムを目指して数多くの機能の改良と追加が行われてきた。主なものは、(1)JENDL-2版のデータライブラリー、(2)共鳴吸収の二重非均質効果に対する直接的な方法、(3)一般化されたダンコフ係数、(4)固定面中性子源に基く格子計算、(5)実験解析や設計の要求に対応する出力データ、(6)反応度変化のための摂動計算、(7)炉心燃料と燃料管理のための補助コード等である。以上の改良に併行して、検証と応用が実験的解析や国際ベンチマーク計算によって、SRACコードシステムで採用されているデータと手法は適切であり、どんな熱中性子炉にも適用すうることが示された。

報告書

PROF-DD; A code system for generation of multi-group double-differential form cross section library

森 貴正; 中川 正幸; 石黒 幸雄

JAERI-M 86-124, 57 Pages, 1986/08

JAERI-M-86-124.pdf:1.36MB

ENDF/B形式の評価済み核デ-タファイルを処理して、多群二重微分型断面積ライブラリ-を作成するコ-ドシステムPROF-DDを開発した。本コ-ドシステムは、MCFILEF,RESENDD,SPINPTF,PROF-DDXおよびDDXLIBMKの5ステップから構成されている。本コ-ドシステムを使用することにより簡便に多群二重微分型断面積ライブラリ-を作成する事ができる。また作図による比較を行なう事が出きる。作成されたライブラリ-は、モンテカルロコ-ドMORSE-DD、一次元および二次元Snコ-ドANISN-DDとDOT-DDを用いる事によリ、核融合炉ニュ-トロニクス解析に使用する事ができる。本報は、PROF-DDコ-ドシステムのユ-ザ-マニュアルとして作成された。

報告書

高転換軽水炉の核特性解析上の問題点(II) ; SRACによるPROTEUS実験解析報告

石黒 幸雄; 秋江 拓志; 金子 邦男*; 佐々木 誠*

JAERI-M 86-039, 57 Pages, 1986/03

JAERI-M-86-039.pdf:1.22MB

高転換軽水炉(HCLWR)系における炉物理量の予測精度は必ずしも高くない。SRACシステムによるPROTEUS実験の解析結果は、諸外国のコ-ド・システムと比べ良好であったが、いろいろな問題も指摘された。この結果を踏まえ、SRACシステムに改良が加えられた。更に新しいPROTEUS実験の結果が公表された為 解析のやり直しを行った。これらの結果を通して、高転換軽水炉の炉物理解析上の問題点を纏める。

論文

ヨーロッパにおける高転換軽水炉の開発の現状と動向

松浦 祥次郎; 石黒 幸雄; 大杉 俊隆

日本原子力学会誌, 28(5), p.384 - 389, 1986/00

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

高転換軽水炉(HCLWR)の研究開発は西独,フランス,スイスにおいて先行している。その現状を1985年11月11日~21日にかけてそれぞれの研究機関を訪問して調査した。調査は、研究開発の責任者および担当者に面会して説明を受け、質疑応答を行うこと、実験施設を見学することで実施した。また同時に、原研の研究開発計画の概要,FCAにおける実験計画,稠密格子の計算手法上の問題点および計算結果の一部を紹介しコメントを求めた。本稿では、この調査に基づいて、ヨーロッパの主要な研究機関におけるHCLWRの開発の現状と動向を解説する。

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