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論文

Benchmark study of the recent version of the PHITS code

岩元 洋介; 佐藤 達彦; 橋本 慎太郎; 小川 達彦; 古田 琢哉; 安部 晋一郎; 甲斐 健師; 松田 規宏; 細山田 龍二*; 仁井田 浩二*

Journal of Nuclear Science and Technology, 54(5), p.617 - 635, 2017/05

 被引用回数:14 パーセンタイル:0.69(Nuclear Science & Technology)

粒子・重イオン輸送計算コードPHITSは、加速器遮蔽設計、医学物理計算など様々な目的で利用されている。本研究では、最新のPHITSバージョン2.88を用いて、核反応による粒子生成断面積、中性子輸送計算、電磁カスケード等に対する58ケースのベンチマーク計算を実施した。本稿では、このうち特徴的な結果を示した22のケースについて詳細に報告する。ベンチマーク計算の結果、100MeV以上の陽子、中性子、重イオン等の入射反応や電磁カスケードについては、PHITSによる計算結果は実験値を概ね再現した。一方、100MeV未満の粒子入射反応は、PHITSが設定を推奨している核内カスケードモデルINCL4の適用範囲外のエネルギー領域であるため、再現性が悪いことが確認された。また、100MeV以上の陽子入射反応のうち、核分裂成分の収率に対して、蒸発モデルGEMの高エネルギー核分裂過程の取り扱いの問題から実験値を再現しない場合があった。これらの課題は、評価済み核データJENDL4.0/HEをPHITSに組み込むこと等で改善していく予定である。以上のように、本研究でPHITSの様々な適用分野における計算精度を検証するとともに、今後の効率的な改善に重要な指針を得ることができた。

報告書

使用済燃料直接処分の臨界安全評価; 燃焼度クレジット評価のためのデータの整備(受託研究)

山本 健土*; 秋江 拓志; 須山 賢也; 細山田 龍二*

JAEA-Technology 2015-019, 110 Pages, 2015/10

JAEA-Technology-2015-019.pdf:3.67MB

使用済燃料の直接処分においては、使用済燃料が核分裂性物質を一定量含むことから臨界安全性が重要となる。近年の高濃縮度燃料の導入によって、燃焼度クレジットの採用により得られる利益が高まっている。本報では、PWR燃料の処分容器体系を対象として、燃焼度クレジットを採用した臨界安全評価で重要となる、燃焼計算コードの不確かさ、照射履歴、及び、軸方向ならびに径方向の燃焼度分布の考慮の有無による使用済燃料の反応度への影響について評価した。それぞれの因子の影響評価においては、既往の文献調査結果をふまえ、最新のデータならびに評価手法を採用した。本検討の評価手法を適用することで、PWR使用済燃料の反応度について適切な安全裕度を設定することができる。

論文

Assessment of doses from external exposure in contaminated areas resulting from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident

高原 省五; 木村 仁宣; 木名瀬 栄; 石川 淳; 須山 賢也; 細山田 龍二; 本間 俊充

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 3, p.25 - 29, 2012/10

福島第一原子力発電所事故による汚染地域においては、適切な被ばく管理及び必要な措置の特定のために被ばく線量の評価が重要な課題の一つである。被ばく線量の評価は、あらゆる被ばく経路を考慮して、予測的かつ遡及的に行われるべきである。汚染地域での被ばく線量を評価するうえで最も重要な被ばく経路の一つとして、地表面に沈着した放射性物質からの外部被ばくが知られている。線量評価では環境モニタリングの結果を入力情報として利用できるが、寿命の短い核種に関する情報を入手しにくいため、線量評価にその寄与を反映することが困難である。本研究では、核分裂によって生成する54核種を対象として、事故発生時に炉内に存在した放射性物質の量と事故シナリオから予想される放出割合を決定し、環境中に放出された各核種の量を評価した。この放出量をもとに被ばく線量を評価したところ、福島第一原子力発電所北西方向の汚染地域におけるモニタリングデータとよく一致しており評価の妥当性が確認された。

報告書

Summary of fuel safety research meeting 2005; March 2-3, 2005, Tokyo

更田 豊志; 中村 武彦; 永瀬 文久; 中村 仁一; 鈴木 元衛; 笹島 栄夫; 杉山 智之; 天谷 政樹; 工藤 保; 中頭 利則; et al.

JAEA-Review 2006-004, 226 Pages, 2006/03

JAEA-Review-2006-004.pdf:34.43MB

3月2日(水)及び3日(木)の両日、東京の都市センターホテルにおいて「燃料安全研究国際会議2005(Fuel Safety Research Meeting 2005)」を開催した。本会議は、原子炉の安全性研究に関する最新の研究成果の発表と、専門家との情報交換及び討論を目的としている。本会議における技術的な話題は、燃料安全研究の現状,反応度事故時及び冷却材喪失事故時の燃料挙動,高燃焼度燃料のふるまい、及びシビアアクシデント時の放射性物質放出をカバーしている。本要約集は、本会議の発表において使用された要旨及びOHPをまとめたものである。

口頭

反応度事故時の高燃焼度PWR燃料からのFPガス放出

笹島 栄夫; 中村 武彦; 中頭 利則; 杉山 智之; 細山田 龍二; 更田 豊志

no journal, , 

燃焼度48$$sim$$61GWd/tのPWR/UO$$_{2}$$燃料を対象としたNSRRでのパルス照射実験において、放出されたFPガスの組成(Xe/Kr比)を測定した。Xe及びKrの生成割合がペレット径方向位置に応じて異なることから主たるガス放出の位置を推定した結果、反応度事故(RIA)実験時のガス放出はおおむね半径方向に一様に起きており、試験した燃焼度範囲ではリム部からの選択的な放出がなかったことが示唆された。

口頭

BWR出力振動時の燃料挙動

中村 仁一; 中村 武彦; 細山田 龍二; 鈴木 元衛; 杉山 智之; 更田 豊志

no journal, , 

BWRにおける出力振動時の燃料挙動を明らかにするためNSRRにおいてこれを模擬した実験を実施した。JMTR照射燃料(JMH-8:初期濃縮度19.5%,燃焼度約19GWd/t)を用い、大気圧約90$$^{circ}$$Cの自然対流冷却条件下において周期約2秒で最大線出力約42$$sim$$88kW/mで7回の出力振動を与え、被覆管伸び,被覆管温度を測定した。その後、外観観察,直径測定,ガスパンクチャー試験を実施した。DNBの発生に伴い被覆管の酸化と変形が生じるものの、短時間のDNBでは燃料の健全性が損われないことを示した。

口頭

JMTRを使った軽水炉燃料及び材料照射試験,2; 燃料照射試験

塙 悟史; 扇柳 仁; 中村 仁一; 笹島 栄夫; 高佐 明; 細山田 龍二; 中村 武彦

no journal, , 

高燃焼度化,最適運転サイクル対応,炉出力向上などの軽水炉利用の高度化のため、高効率・高負荷での運転が可能な高度化燃料の開発が進められている。こうした燃料の安全性を適切に評価して合理性や説明性の高い許認可を行うために国として必要となるデータを取得することを目的に、JMTRを用いて異常過渡を模擬した条件で燃料の破損限界等を調べる照射試験を実施する計画である。同計画では、出力急昇を伴う異常過渡時における燃料健全性を確認するための試験を、日本への導入が予定されているBWR10$$times$$10型燃料を対象に開始する。平成23年度に開始する照射試験に向け、装置整備や試験計画の詳細化等を進めるとともに、試験技術の高度化を目指した新しいタイプの照射キャプセルの検討を進めている。

口頭

Benchmark calculation of the PHITS code for neutron attenuation in iron and concrete on shielding experiments at proton accelerator facilities

松田 規宏; 岩元 洋介; 佐藤 達彦; 橋本 慎太郎; 小川 達彦; 古田 琢哉; 安部 晋一郎; 甲斐 健師; 細山田 龍二*; 岩瀬 広*; et al.

no journal, , 

Recently, PHITS (Particle and Heavy Ion Transport code System) was revised with respect to its intra-nuclear cascade models and the neutron cross section library. In order to validate the accuracy, benchmark calculations were carried out. With regard to the neutron attenuation in iron and concrete, experimental results were selected for this benchmark calculation. Monoenergetic neutrons of 68 and 138 MeV, and spallation neutrons by 2.83-GeV proton were used as a source. The calculated results both in iron and concrete by the PHITS code were in good agreement with the experimental results on the whole, while some overestimations about 2 times were observed in the result at 100-cm-thick iron, and at 100- and 150-cm-thick concrete for the 68 MeV neutron experiment. Only for the 68-MeV experiment, neutron attenuation in iron of the PHITS calculation tended to be larger than the measured one. On the other hand, neutron attenuation in concrete showed an opposite trend.

口頭

最新版PHITSの包括的なベンチマーク計算

岩元 洋介; 佐藤 達彦; 橋本 慎太郎; 小川 達彦; 古田 琢哉; 安部 晋一郎; 甲斐 健師; 松田 規宏; 細山田 龍二*; 仁井田 浩二*

no journal, , 

粒子・重イオン輸送計算コードPHITSは、加速器遮蔽設計、医学物理計算など様々な目的で利用されている。本研究では、最新のPHITSバージョン2.82を用いて、核反応による粒子生成断面積(47ケース)、中性子輸送(6ケース)及び電磁カスケード(12ケース)に対するベンチマーク計算を実施した。その結果、陽子、中性子、重イオン等の100MeV以上の高エネルギー入射反応については、PHITSは実験値を概ね再現したのに対し、100MeV未満のエネルギー域ではPHITSが設定を推奨している核内カスケードモデルINCL4の適用範囲外のエネルギー領域であるため再現性が悪いことがわかった。この課題については、評価済み核データJENDL4.0/HEをPHITSに組み込むことで改善する予定である。また、100MeV以上の陽子入射反応からの核分裂成分の収率に対し、蒸発モデルGEMの高エネルギー核分裂過程の取り扱いの問題から実験値を再現しない場合があった。一方、電磁カスケードの計算値は実験値をよく再現した。本研究により、PHITSの様々な適用分野における計算精度を検証するとともに、現状の問題点を抽出でき、今後の効率的な改善の指針を得ることができた。

口頭

最新版PHITSの包括的なベンチマーク計算の紹介

岩元 洋介; 佐藤 達彦; 橋本 慎太郎; 小川 達彦; 古田 琢哉; 安部 晋一郎; 甲斐 健師; 松田 規宏; 細山田 龍二*; 仁井田 浩二*

no journal, , 

粒子・重イオン輸送計算コードPHITSは、加速器遮蔽設計、医学物理計算など様々な目的で利用されている。本研究では、最新のPHITSバージョン2.82を用いて、核反応による粒子生成断面積(47ケース)、中性子輸送(6ケース)及び電磁カスケード(12ケース)に対するベンチマーク計算を実施した。その結果、陽子、中性子、重イオン等の100MeV以上の高エネルギー入射反応については、PHITSは実験値を概ね再現したのに対し、100MeV未満のエネルギー域ではPHITSが設定を推奨している核内カスケードモデルINCL4.6の適用範囲外のエネルギー領域であるため再現性が悪いことがわかった。また、陽子-リチウム核反応による中性子エネルギースペクトルは、INCL4.6において軽い核種の核反応を正確に記述できないため実験値を再現しなかった。これらの課題については、評価済み核データJENDL4.0/HEをPHITSに組み込むことで改善する予定である。一方、電磁カスケードの計算値は実験値をよく再現した。本研究により、PHITSの様々な適用分野における計算精度を検証するとともに、現状の問題点を抽出でき、今後の効率的な改善の指針を得ることができた。

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