SRAC2006; A Comprehensive neutronics calculation code system

奥村 啓介; 久語 輝彦; 金子 邦男*; 土橋 敬一郎*

JAEA-Data/Code 2007-004, 313 Pages, 2007/02

JAEA-Data-Code-2007-004.pdf:13.5MB

SRACはさまざまなタイプの原子炉の炉心解析に適用できる核計算コードシステムである。1986年にSRACシステムの第2版利用手引き(JAERI-1302)が出版された後、多くの機能及びライブラリデータの追加と修正が行われ、総合核計算コードシステムとして完成した。本システムは、主要な核データライブラリ(JENDL-3.3, JENDL-3.2, ENDF/B-VII.0, ENDF/B-VI.8, JEFF-3.1, JEF-2.2など)と、中性子輸送及び拡散計算のための統合された5つの要素コードを含んでいる。それらは、16種類の格子形状に適用できる衝突確率法に基づくPIJコード,SN法輸送計算コードANISN(一次元)及びTWOTRAN(二次元),拡散計算コードTUD(一次元)及びCITATION(多次元)である。また、多次元炉心燃焼計算のための補助コードCOREBNがシステムに含まれる。

多様な炉心に適用する詳細核特性解析システムの整備(II)

金子 邦男*

JNC TJ9400 2003-003, 150 Pages, 2003/03

JNC-TJ9400-2003-003.pdf:5.69MB

昨年度決定した詳細群ライブラリ仕様に基く900群ライブラリをJENDL-3.2評価済核データに評価されている高速炉ベンチマークで使用される27核種について作成するとともに、900群ライブラリを効率的に使用できるように新SLAROMコードを改良した。同時に、炉心計算のために新SLAROMコードで計算された実効断面積を使用する集合体計算機能と計算実効断面積を任意の群数に縮約する機能を新SLAROMコードに加える改良作業を実施した。 その後、作成900群ライブラリと改良SLAROMコードを用いて、中性子スペクトルの異なる3種類の高速炉および中速炉のセル計算を実施し、改良SLAROMコードの計算結果と連続エネルギーモンテカルロコードMVPによる計算結果を比較した。その結果、作成900群ライブラリを使用する改良SLAROMコードはMVPと同等の核特性計算精度を持つ事が確認された。

次世代炉定数の整備(III)

金子 邦男*

JNC TJ9400 2002-002, 80 Pages, 2002/03

JNC-TJ9400-2002-002.pdf:1.97MB

本年度は、重核の非分離共鳴の評価エネルギー範囲の検討から、微細群共鳴断面積の上限エネルギーを50KeVに上げ、それに伴う炉定数作成システムの改良を実施した。同時にこれまでの研究成果を反映させ、汎用炉定数作成システムに遅発中性子データ処理機能を付加し、汎用炉定数作成システムを完成させた。また、次世代炉定数のエネルギー構造やデータ構造およびデータ内容を定め、 151群次世代炉定数の仕様を決定した。そして、この 151群次世代炉定数の仕様に基づき、次世代炉定数の具体的なライブラリーフォーマットを定めた。一方、高速炉核計算で当該次世代炉定数ライブラリーを使用できるように、高速炉用格子計算コードの改良を実施した。以上の作業を実施した後、本研究で完成させた汎用炉定数作成システムにより、 JENDL-3.2評価済核データを使用し、92核種の 151群次世代炉定数と29核種の微細群共鳴断面積ライブラリー作成した。そして、作成 151群次世代炉定数と微細群共鳴断面積ライブラリーを使用して、改良高速炉用格子計算コードにより高速炉のベンチマークテスト計算を実施し、その計算結果を連続エネルギーモンテカルロコードの計算結果と比較することにより、 151群次世代炉定数が十分な核特性計算精度を持つ事を確認した。

次世代炉定数の整備(II)

金子 邦男*

JNC TJ9400 2001-007, 138 Pages, 2001/03

JNC-TJ9400-2001-007.pdf:4.08MB

本年度は、昨年度実施した「次世代炉定数の整備」研究で整備したPRENJOYNJOY97POSTNJOYPDSMAKEコードからなる基本的な汎用炉定数作成システムにJFS3ライブラリー作成で使用されている重核の共鳴処理コードTIMS-1の導入・整備を行い、汎用炉定数作成システムを完成させた。そして、このTIMS-1コードの導入により、当該汎用炉定数作成システムで、新SLAROMコードのPEACOモジュールが使用する詳細群共鳴断面積ライブラリーMCROSS作成に必要な非分離共鳴エネルギー領域のポイント断面積作成が可能となった。また、TIMS-1の導入・整備ではUNIXマシーンへのコード移植を行うと共に入力データの簡素化や核データ処理機能の高度化を行い、比較的簡単な入力で重核の共鳴処理が可能となるようにTIMS-1コードの改良を実施した。更には、次世代炉定数の基本性能を十分に発揮させ、核特性解析精度を向上させると共に核特性解析以外のより広い分野でも次世代炉定数が利用されるように、当該炉定数の詳細仕様の検討を実施した。即ち、昨年度の研究でのZPPR-13A炉心の反応率分布解析で得られた知見により、将来の汎用炉定数ライブラリーの群数とエネルギー構造を定める検討を実施し、汎用炉定数ライブラリーの具体的なエネルギー群構造を提案した。そして、炉心特性解析分野だけでなく、炉心安全解析、核設計等の幅広い分野にわたる応用を想定して、次世代炉定数のデータ構成およびデータ内容を具体的に検討した。

次世代炉定数の整備

金子 邦男*

JNC TJ9400 2000-005, 182 Pages, 2000/03

JNC-TJ9400-2000-005.pdf:4.74MB

本年度は汎用超微細群スペクトル計算モジュールPEACOを高速炉セル計算コードSLAROMに組み込んだ。この改良SLAROMコードを使用する決定論手法と確率論的手法である連続エネルギーモンテカルロコードMVPにより、2次元RZ均質モデルを用いて径方向非均質炉心であるZPPR-13Aの反応率分布計算を実施した。両者の計算結果を比較検討する事によりPEACOモジュールが高精度の共鳴実効断面積機能を有すること、決定論手法とMVPコードの反応率分布計算結果を1%以内で一致させるには、鉄等の構造材核種と酸素の断面積変化を反映する高エネルギー領域を細かくした群構造を持つライブラリーを使用する必要がある事が明らかになった。また、次世代炉定数作成のため、NJOY97.V107コードを導入し、NJOY97.V107コードの前処理コードと後処理コードを作成して汎用炉定数作成システムを構築した。そして、この汎用炉定数作成システムを使用し、JENDL-3.2評価済核データを用い、70群の新JFS3ライブラリーを作成した。更に、この汎用炉定数作成システムの検証を行うため、新JFS3ライブラリーを使用し2次元RZ均質モデルによるZPPR-9炉心の核特性解析とZPPR-9炉心の非均質セル計算を決定論手法で実施した。同時に、MVPコードによる解析も実施した。両者の計算結果の比較から、PEACOモジュールによる共鳴断面積を用いる決定論手法は、ZPPR-9炉心の反応率分布およびNaボイド反応度計算精度を向上させることが明らかになった。そして、本研究で作成した新JFS3ライブラリーは、従来使用されてきたJFS3-J3.2ライブラリーと同程度の核特性計算性能を持つことが確認された。

Spatially dependent resonance self-shielding calculation method based on the equivalence theory in arbitrary heterogeneous systems

久語 輝彦; 金子 邦男*

Mathematics and Computation, Reactor Physics and Environmental Analysis in Nuclear Applications, 2, p.2113 - 2122, 1999/09

任意の非均質体系において、空間依存共鳴断面積の簡便な計算手法を提案した。本手法は非均質系の共鳴自己遮蔽計算における等価定理の概念を一般の体系に拡張したものであり、衝突確率が計算可能な任意の体系に対して適用できる。NEACRP(現NEANSC)の国際ベンチマーク問題「ガドリニア入り燃料棒を含むBWR小格子燃焼計算」の解析を実施し、本手法の有効性を示した。

核設計基本データの解析(II)

金子 邦男*

PNC TJ9660 98-001, 210 Pages, 1998/03

PNC-TJ9660-98-001.pdf:5.94MB

従来の決定論手法とは全く異なる統計的原理に基づく連続エネルギーモンテカルロ手法を用いてZPPR-10A炉心解析を実施し、JUPITER解析の高度化を図った。この高度化より、従来使用されてきた決定論手法との比較検討を行い、両者の結果の差違を確認した。さらには、近年の高速炉開発は、ウラン、プルトニウム燃料のみから構成される従来型高速増殖炉の概念にとどまらず、その消滅あるいは燃料としてマイナーアクチニド(MA)を添加した燃料を使用する炉心、効率的なMA消滅を行うため水素を添加した燃料を採用する炉心等、その炉心スペクトルも多様化している。そこで、従来の高速炉用炉定数セットを発展させ、多様な炉心解析に使用できる汎用炉定数セットを作成する為、最新の炉定数処理コードの導入・整備を実施した。導入コードはPENDF作成コード群(Red Cullen Codes)と世界で最も炉定数作成システムコードとして優れているNJOYコードの最新バージョンである。これら導入コードを用いて、Pu-238-B6とMN-55-B6のJFS3-70群炉定数作成を行い、導入コードの機能確認を行った。また、昨年度導入整備した熱中性子炉標準コードシステムSRAC95を高速炉解析に利用する為、超詳細ライブラリーMCROSSの上限エネルギーを高速炉解析で必要となる40keVまで拡張し、SRACコードのPEACOルーチン改良を実施した。そして、改良SRACコードによりZPPR-9炉心のドップラー実験解析を実施し、改良SRACコードの高速炉解析機能を検証した。

Reactor benchmark testing for JENDL-3.2, JEF-2.2 and ENDF/B-VI.2

高野 秀機; 秋江 拓志; 金子 邦男*

Proc. of Int. Conf. on the Phys. of Nucl. Sci. and Technol., 1, p.58 - 65, 1998/00

世界の3大核データファイル:JENDL-3.2,JEF-2.2とENDF/B-VIについて、現行軽水炉燃焼ベンチマーク及び軽水炉と高速炉の臨界実験ベンチマークを行い、各ライブラリーの核特性予測精度を評価した。燃焼ベンチマークは、三浜PWRの34GWd/t燃焼時の解析を行った。各ライブラリーとも比較的よい一致を示したが、U-232,Pu-236,Am-243等の生成量に大きな差が見られた。臨界実験ベンチマークでは、U-238非弾性散乱断面積核データ間の相違がkに及ぼす影響が大きく再評価が必要である。また、U-233炉心では、JEF-2.2とENDF/B-VIはkを過小評価した。

Development of burn-up calculation code system MVP-BURN based on continuous energy Monte Carlo method and its validation

奥村 啓介; 中川 正幸; 金子 邦男*

Proc. of SARATOGA 1997, 1, p.495 - 508, 1997/00

スーパーコンピューター用に開発した高速な連続エネルギーモンテカルロコードMVPに燃焼計算機能を加えて、MVP-BURNを開発した。これにより、従来のコードでは精度良く扱えなかった複雑幾何形状に対する燃焼問題が現実的な計算時間内で解析可能となった。MVP-BURNによる燃焼計算結果の妥当性を検討するため、二種類の格子(高転換軽水炉格子、可燃性毒物入りBWR格子)に対する国際ベンチマーク問題を解き、決定論的手法に基づくSRAC95コードとの比較を行った。その結果、中性子増倍率、転換比、出力分布、燃料組成などの燃焼変化は良く一致した。また、実機照射済み燃料組成の解析を、JENDL-3.2ライブラリーを用いてMVP-BURNで行い、主要な重核種に対する組成が測定値と10%以内で一致することを確認した。

SRAC95; 汎用核計算コードシステム

奥村 啓介; 金子 邦男*; 土橋 敬一郎

JAERI-Data/Code 96-015, 445 Pages, 1996/03

JAERI-Data-Code-96-015.pdf:12.94MB

SRACは、様々なタイプの原子炉の炉心解析に適用できる核計算コードシステムである。1996年にSRACの第2版レポート(JAERI-1302)が出版された後、プログラムと核データライブラリーに数多くの修正と追加を行い、ここに新しいSRAC95システムが完成した。本システムは、6種類のデータライブラリー(ENDF/B-IV,-V,-VI,JENDL-2,-3.1,-3.2)、統合された5つのモジュラーコード;16種類の格子形状に適用できる衝突確率計算モジュール(PIJ)、Sn輸送計算モジュール(ANISN,TWOTRAN)、拡散計算モジュール(TUD,CITATION)、及び燃料集合体と炉心燃焼計算のための2つのオプションコード(新規導入ASMBURN、改良COREBN)により構成される。今回の改訂版には、新型炉の核設計研究を支援するために、特に燃焼計算に重点を置いて多くの新しい機能とデータを組み込んでいる。SRAC95は、従来のIBM互換計算機のみならず、UNIXをOSとするスカラーまたはベクトル計算機で利用することができる。