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若林 利男*; 竹村 守雄*; 安保 昌憲*; 柴田 邦広*; 福村 信男*
PNC TN941 83-65, 51 Pages, 1983/05
防震板使用炉心における防震板の反応度,防震板近傍の詳細な出力分布および熱中性子束分布を明らかにするためDCA炉心中央9チャンネル重水領域に実験用防震板を配置し,臨界実験を行った。実験用防震板の厚さは5mm,20mm,40mm,80mmで,これらを25cm格子ピッチのふげん型1.2w/o濃縮ウラン97体装荷したDCA炉心の臨界水位の1/2の高さに配置した。臨界水位を高くするため重水中にホウ素10を溶解し(
3ppm),かつ冷却材は0%ボイド炉心とした。防震板の反応度の測定は臨界水位差法により測定した。軸方向出力分布は,中心チャンネル燃料集合体の燃料棒4本(第1リング,第2リング各1本,第3リング2本)をガンマスキャンニング装置によりランタン140のFPガンマ線を測定して求めた。軸方向中性子束分布は中心燃料チャンネル,防震板領域の重水中および防震板を設置していない重水中で照射した銅ワイヤの放射化分布より求めた。これらの結果から次のことがわかった。1.防震板の厚みとともに防震板の反応度は単調に増加する。今回の実験の範囲内では防震板の反応度は0.1%
Kから1%Kまで変化する。2.防震板による軸方向出力分布のひずみを厚み40mmについて測定した。その結果,最外層燃料は一番大きく内層燃料ほどひずみは小さくなる。出力分布のひずみは内層燃料でピーク値に対し約5%,外層燃料で約10%となる。3.防震板領域における軸方向の重水中および燃料中心領域の熱中性子束分布のひずみは,防震板の厚みの増加とともに大きくなる。厚み40mmの場合熱中性子束分布のひずみはピーク値に対し,重水領域で約30%となるが,燃料領域中央では,約5%となり,燃料中では熱中性子束のひずみは緩和される。
竹村 守雄*; 小綿 泰樹*; 安保 昌憲*; 柴田 邦広*; 北山 一宏*
PNC TN941 83-67, 96 Pages, 1983/04
圧力管型重水炉の実証炉においては、出力調整用制御棒(SUS制御棒)を用いて負荷追従運転を行うことになっている。このためSUS制御棒(以下単に制御棒とよぶ)引抜に伴う制御棒近傍の局所的出力変動に関し、核設計コードの精度評価を行ない燃料設計および負荷追従運転に反映させる必要がある。この精度評価に必要な実験データとして燃料ピンの局所的出力変動および熱中性子束分布を測定した。0.54wt%プルトニウム燃料を部分装荷した25cmピッチ格子のDCA炉心のほぼ中央部に、実証炉に用いる制御棒と同一寸法の74mm
のSUS制御棒を炉心下端から505mmの高さに半挿入し、その位置から制御棒を100mm引抜いた場合(反応度で約40●印加)について実験を行った。また、局所出力変動に関してはWIMS―CITATIONコードを用いた3次元拡散計算結果との比較も行った。この結果以下の事項が明らかとなった。燃料集合体内第3リング燃料ピンの局所的出力変動は、制御棒に最も近い燃料ピンで最大となり、その最大出力変動は、制御棒先端の引抜部分のほぼ中間の位置で発生する。ただし、局所出力変動が第3リング燃料ピンで最大となるかどうかはこの実験では明らかではない。制御棒を100mm引抜いた場合、引抜かない場合に比較し、第3リング燃料ピンの最大出力変動比は(1.12+-0.03)である。燃料ピンの局所出力変動が顕著に起る燃料集合体は、制御棒に隣接した集合体およびそれから更に1ピッチ離れた位置の集合体とであるが、隣接燃料集合体でも制御棒からみて裏側の位置にある燃料ピンでの出力変動は2%以下で極めて小さい。第3リング燃料ピンにおける最大出力変動比の計算値は1.168となり、実験値と比べて約4%過大評価する。
小綿 泰樹*; 清野 英昭*; 安保 昌徳*; 柴田 邦広*; 北山 一宏*
PNC TN941 82-184, 143 Pages, 1982/07
25cmピッチ正方格子をもつDCA炉心において,28本クラスタの1.2wt%濃縮UO/2燃料一様炉心およびその炉心の中央部9チャンネル(3
3チャンネル)を36本クラスタのPuO/2―UO/2燃料で置換した二領域炉心に関する冷却材喪失時ボイド反応度を臨界水位差法により測定した。ここで測定された冷却材喪失時ボイド反応度は,炉心内の全圧力管内の冷却材が喪失された場合および炉心中心の1本のみの圧力管内の冷却材が喪失された場合についてのものである。また,冷却材喪失前後における炉心内熱中性子束分布を銅ワイヤ放射化法により測定した。実験に使用した36本クラスタのプルトニウム燃料のプルトニウム富化度は0.54wt%または0.87wt%で,プルトニウム中の核分裂性プルトニウムの割合は約91%である。燃料棒直径は,約16.7mmでいわゆる太径のものである。なお,パラメータとして減速材重水中のボロン(ホウ素10)濃度を0および3.2ppmに選んだ。測定された冷却材喪失時ボイド反応度を,28本クラスタのプルトニウム燃料装荷炉心におけるボイド反応度およびWIMS-CITATIONコードによる予測計算値とともに下表に示す。この結果36本クラスタのプルトニウム燃料を炉心中央に部分装荷した炉心では,冷却材喪失時ボイド反応度を28本クラスタのプルトニウム燃料を装荷した場合に比べて,2030%負側へ移行させることが分った。また,36本クラスタ燃料装荷炉心における計算値は,実験値を70￠以内で再現する。
福村 信男*; 若林 利男*; 戸村 和二*; 北山 一宏*; 金内 信*; 柴田 邦広*; 八谷 雄喜*
PNC TN941 82-132, 54 Pages, 1982/06
36本型燃料クラスター格子の核特性把握及び核計算精度評価のため,DCA手持ちの「ふげん」28本型太径燃料棒からなる36本型クラスターを用いた臨界実験および解析を行った。実験に用いた炉心は、炉心中央部9体に054w/o-)PuO/2―UO/236本型クラスターを,周囲のドライバー領域には1.2w/oUO/228本型クラスター88体を装荷した25.0cmピッチの正方格子で,冷却材は軽水(0%ポイド)および空気(100%ボイド)である。測定した炉物理里は,格子パラメータであるウラン238の共鳴捕獲比
28,ウラン235の熱外核分裂比
25,プルトニウム239の熱外核分裂比49,ウラン238の高速核分裂比28およびプルトニウム235の核分裂比49/25である。これらの量は、プルトニウム箔,,濃縮ウラン箔,天然ウラン箔または劣化ウラン箔の裸状とカドミカバー状の2種類を用いた箔放射化法により求めた。解析は、「ふげん」炉心性能評価に用いている2次元衝突確率法に基づくWIMSコードにより行った。測定結果および解析結果を表に示す。表には燃料クラスターの平均値(cell)を示してある。
C制御棒半挿入実験; 制御棒近傍の燃料ピンの局所的出力変化竹村 守雄*; 若林 利男*; 清野 英昭*; 安保 昌憲*; 柴田 邦広*; 北山 一広*
PNC TN941 82-93, 202 Pages, 1982/04
圧力管型重水炉において、制御棒による負荷追従運転特性を燃料設計の観点から検討するため、制御棒移動に伴う制御棒近傍の燃料ピンの局所的出力変動及び熱中性子束分布を測定した。BC制御棒は25cm及び28.3cm格子ピッチのDCAブルトニウム装荷炉心の中央に半挿入し、制御棒の挿入高さが10cm異なる場合について局所出力変動及び熱中性子束分布を求めた。また、三次元拡散計算結果との比較も行った。実験の結果、局所的出力変動か最大となるのは、制御棒に最も近い燃料ピンの、制御棒先端の移動部分の中間の高さの位置で発生することが認められた。また、25cm格子ピッチ炉心において全炉心の出力で規格化すると、制御棒を10cm引き抜いた場合には引き抜かない場合と比較し、燃料ピンの最大出力変動は1.23倍となる。WIMS-CITATIONによる解析の結果、制御棒効果により、ゆがみの生じた燃料ピン軸方向出力分布をよく再現しており、その結果最大出力変動は1.27倍となり、実験と比較的よい一致を示すことが明らかとなった。
竹村 守雄*; 小綿 泰樹*; 安保 昌憲*; 柴田 邦広*
PNC TN941 81-208, 55 Pages, 1981/10
25cmピッチ格子、ボイド率0%の軽水を冷却材とするプルトニウム燃料部分装荷炉心の中央に、各々1本のSUS、BCあるいはCd制御棒を挿入した時の反応度を水位差法により側定した。設計コードによる解析手法を確立し、計算精度評価を行うため、格子計算コードWIMSおよび炉心計算コードCITATIONを用いて全挿入時の各制御俸反応度を求めた。制御棒領域および制御棒隣接セルの群疋数はWIMSマルチセルモデルを用いて求めた。各制御棒反応度価値の実験値と計算値との比較を行った結果、下表に示すようにいずれの制御棒の場合でも2%以内の精度で実験値と計算値は一致することが明らかとなった。今回の実験解析において、制御棒近傍の群定数のエネルギー縮約の際にも、1次元拡散計算による中性子束の空間分布を取り入れることにより、制御棒反応度の計算精度を従来の場合より約10%向上させることができた。圧力管型重水炉においてBC以外の制御棒の使用可能性を核特性の面から検討するため、それぞれ外径の等しい種々の構造および吸収材からなる制御俸についての反応度価値の計算を実験解析と同一と手法を用いて行い、BC制御棒の場合との比較を試みた。この結果、Cd制御棒の反応度は、BC制御棒に比べ約5%小さい。また、この反応度低下を補うため、Cd吸収体の外側に熱外中性子吸収の大きなIn層を設けた2層構造にすれば、同径のBC制御棒よりも、逆に約8%大きな反応度が得られることが分った。このことからCdだけを用いた制御棒ではCdの熱中性子吸収断面積がBCのそれに比べて大きくても、制御棒内での熱外中性子吸収がBC制御棒の場合に比べて十分小さいため、BC制御棒と同程度の反応度を得ることはできない。従ってCd制御棒において、BC制御棒に対する反応度低下を補償する解決策としては、熱中性子吸収材としてのCdの他に、In、Au、Hfのような熱外中性子吸収の大きな物質を併用することが必要である。この2層構造の制御棒の場合、全エネルギー領域での平均吸収断面積を大きくすることができ、BC制御棒の反応度より大きい反応度の制御棒を設計することができる。
