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論文

Estimation method of prompt neutron decay constant reducing higher order mode effect by linear combination

方野 量太

Nuclear Science and Engineering, 193(4), p.431 - 439, 2019/04

パルス中性子実験によって測定される即発中性子減衰定数に対する高次モードの影響を、線形結合によって低減させる「線形結合法」を提案した。空間高次モードを考慮した時のパルス入射後の中性子計数の時間進展は、複数の指数関数の線形結合で与えられる。しかし、従来法は単一の指数関数によってフィッティングを行うため、測定結果は高次モードに起因する系統的誤差を含んでいた。提案手法は複数の検出器において測定された中性子時間進展を線形結合させることによって、基本モードに対応する指数関数を抽出してフィッティングを行い、したがって高次モードの影響を低減する。適用性検証のため、提案手法を数値計算に適用した。結果は提案手法は高次モードの影響を線形結合によって低減できることを示した。

論文

Estimation of sensitivity coefficient based on lasso-type penalized linear regression

方野 量太; 遠藤 知弘*; 山本 章夫*; 辻本 和文

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(10), p.1099 - 1109, 2018/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:38.14(Nuclear Science & Technology)

本研究では、炉心核特性の感度係数表に対して、罰則化線形回帰手法adaptive smooth-lassoを考案した。提案手法は、ランダムサンプリングにより得られる多数の微視的多群断面積摂動セットと炉心核特性を用いた線形回帰によって感度係数を評価する。提案手法は、Forward計算のみ実施するため、Adjoint計算の実施が困難な複雑な炉心計算に対しても適用可能である。本研究では微視的多群断面積に対する炉心核特性の感度係数の特徴を考慮した罰則項を提案し、数値計算を通じて提案手法が先行研究の手法と比較してより少ない計算コストで高精度に感度係数を評価できることを示した。

論文

Impact of impurity in transmutation cycle on neutronics design of revised accelerator-driven system

菅原 隆徳; 方野 量太; 辻本 和文

Annals of Nuclear Energy, 111, p.449 - 459, 2018/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

本研究では、分離変換サイクル中の各プロセスにおける不純物の加速器駆動核変換システム(ADS)核特性に対する影響を評価した。また、不純物影響評価とあわせて、ADSの未臨界度設定や燃料集合体仕様等の見直しを行った。不純物の影響評価については、高レベル廃液からのアクチノイド回収プロセスでプルトニウムに付随するウランと、マイナーアクチノイド(MA)に付随するレアアース(RE)、ADS用MA燃料の乾式再処理工程におけるREの影響を解析し、各プロセスで許容される不純物の上限を評価した。その結果、アクチノイド回収プロセスにおいては、プルトニウム重量に対して最大20wt.%のウラン、およびMA重量に対して5wt.%のREの随伴が許容されることを示した。また乾式再処理におけるREについては、除染係数DF=10程度であれば、核設計に対して大きな影響がないことを示した。さらに燃料組成の精度の影響についても検討を行った結果、陽子ビーム出力を最小化するためには、MA燃料中のZrN量の不確かさを0.2%以下にする必要があることを示した。これらの評価結果により、ADS核設計の観点から分離変換サイクルを構成する各プロセスにおける不純物除去に関する条件を明示した。

報告書

核変換物理実験施設を用いた炉物理実験による加速器駆動核変換システム炉物理パラメータの不確かさの低減効果

岩元 大樹; 西原 健司; 方野 量太*; 福島 昌宏; 辻本 和文

JAEA-Research 2014-033, 82 Pages, 2015/03

JAEA-Research-2014-033.pdf:6.53MB

核変換物理実験施設(TEF-P)を用いた炉物理実験による鉛ビスマス冷却型加速器駆動核変換システム(ADS)の炉物理パラメータ(臨界性及び冷却材ボイド反応度)に対する核データに起因する不確かさの低減効果を、炉定数調整法に基づいて評価した。核データライブラリにはJENDL-4.0を使用し、TEF-Pで実施する実験には、ADS実機燃料を模擬したマイナーアクチノイド(MA)燃料(MA重量:約30kg)を装荷した体系及び装荷していない体系のそれぞれに対して臨界性、鉛ボイド反応度、反応率比、サンプル置換反応度、燃料置換反応度の5種類の実験を想定した。解析の結果、TEF-Pで想定する実験をすべて実施することで、ADSの炉物理パラメータに対する不確かさを、臨界性に対して1.0%から0.4%程度に、冷却材ボイド反応度に対して9.4%から4.2%程度に低減できることがわかった。また、ADS臨界性の不確かさ低減に対しては燃料置換反応度が効果的であり、冷却材ボイド反応度の不確かさ低減に対しては鉛ボイド反応度実験が効果的であることがわかった。これらの低減効果は、装荷するMA燃料の組成と物量に大きく依存するが、目的に応じた実験を実施して、これらのデータと既存の炉物理実験データベースを組み合わせることで、炉物理パラメータの不確かさを効率的に低減できることが明らかになった。

口頭

J-PARC核変換物理実験施設を用いたマイナーアクチノイド燃料装荷炉物理実験による加速器駆動核変換システム炉物理パラメータの不確かさの低減効果

岩元 大樹; 西原 健司; 方野 量太*; 藤本 敦士*

no journal, , 

核変換物理実験施設(TEF-P)においてマイナーアクチノイド(MA)燃料を用いた炉物理実験を想定して、加速器駆動核変換システム(ADS)の炉物理パラメータの核データに起因する不確かさの低減効果を、炉定数調整法に基づいて評価した。実験には、臨界性、鉛ボイド反応度、MA反応率比、MAサンプル反応度、MA燃料置換反応度の5種類を想定した。一連の解析にはMARBLEを使用し、核データライブラリにはJENDL-4.0を用いた。解析の結果、ADS実機燃料を模擬したMA燃料を用いてTEF-Pで想定する実験をすべて実施することで、ADSの炉物理パラメータに対する不確かさを、臨界性に対して1.0%から0.4%程度に、冷却材ボイド反応度に対して9.4%から4.2%程度に低減できることがわかった。また、ADS臨界性の不確かさ低減に対しては燃料置換反応度が効果的であり、冷却材ボイド反応度の不確かさ低減に対しては鉛ボイド反応度実験が効果的であることがわかった。本研究で得られた知見をTEF-Pの炉物理実験計画に反映していくことで、ADSの炉物理パラメータの核データに起因する不確かさを効率的に低減することが可能である。

口頭

未臨界度測定に向けた一般化面積比法の開発

方野 量太; 西原 健司; 辻本 和文; 遠藤 知弘*

no journal, , 

加速器駆動核変換システム(ADS)をはじめとする未臨界炉心における未臨界度絶対値測定に向けて、面積比法から一点炉近似を排除し一般化した手法を考案した。面積比法は、パルス中性子を周期的に未臨界体系に打ち込み、その即発中性子成分と遅発中性子成分との比を求めることで、未臨界度の絶対値測定を可能とするものである。しかし従来の面積比法では、中性子束が基本モード成分に比例するという一点炉近似を用いており、検出器の位置や種類に応じて測定結果が異なってしまう。本検討で新たに提案する手法はこの一点炉近似を排除することで一般化されており、数値解析の結果と複数の検出器の情報を活用して、未臨界度を測定する。提案手法により、検出器位置に対してより頑健な未臨界度の絶対値測定が可能となり、従来法より高精度な測定の可能性が見込まれる。

口頭

加速器駆動核変換システムの核設計に対する核変換サイクルの各プロセス中不純物核種の影響評価

菅原 隆徳; 方野 量太; 辻本 和文

no journal, , 

本研究では、核変換サイクル中の各プロセスにおける不純物の加速器駆動核変換システム(ADS)核設計に対する影響を評価した。不純物核種として、高レベル廃液からのアクチノイド回収プロセスでプルトニウムに付随するウランと、マイナーアクチノイド(MA)に付随するレアアース(RE)、ADS用MA燃料の乾式再処理工程におけるREの影響を解析し、各プロセスで許容される不純物の上限を評価した。その結果、アクチノイド回収プロセスにおいては、プルトニウム重量に対して最大20wt.%のウラン、およびMA重量に対して5wt.%のREの随伴が許容されることを示した。また乾式再処理におけるREについては、除染係数DF=10程度であれば、核設計に対して大きな影響がないことを示した。これらの評価結果により、ADS核設計の観点から核変換サイクルを構成する各プロセスにおける不純物除去に関する条件を明示した。

口頭

線形結合法による即発中性子減衰定数の推定に関する検討

方野 量太; 辻本 和文

no journal, , 

加速器駆動システム(ADS)等の未臨界体系の未臨界度測定手法として、未臨界度と相関のある即発中性子減衰定数(以下、$$alpha$$とする)を、複数の中性子検出器の測定結果を用いて推定する手法を考案した。従来法では、$$alpha$$は未臨界体系にパルス中性子打ち込んだ後の中性子計数率の時間変化を単一の指数関数でフィッティングすることにより推定される。実際には、パルス入射直後の中性子計数率の時間変化は多数の高次モード成分を含んでいるため、高次モード成分が十分時間的減衰をした後にフィッティングを行う必要がある。しかし、高次モードの影響を強く受ける検出器位置では、高次モードの時間的減衰が期待できない場合があり、$$alpha$$の測定結果に検出器の位置に応じて高次モード由来のばらつきが生じる。提案手法は、複数の検出器で得られた中性子計数率の時間変化を線形結合させることで、時間的減衰によらず高次モードの影響を低減させる。提案手法により、検出器の位置に対してより頑健な即発中性子減衰定数の測定が可能となり、従来法より高精度な測定が見込まれる。

口頭

線形結合法による即発中性子減衰定数の推定

方野 量太; 辻本 和文; Pyeon, C. H.*; 山中 正朗*

no journal, , 

加速器駆動システム(ADS)等の未臨界体系の未臨界度測定手法として、未臨界度と相関のある即発中性子減衰定数(以下、$$alpha$$とする)を、複数の中性子検出器の測定結果を用いて推定する手法を提案している。提案手法は、未臨界体系にパルス中性子を打ち込んだ後の中性子計数率の時間変化の複数の検出器における測定結果を線形結合させることで基本モードのみ抽出し、単一の指数関数のフィッティングによって$$alpha$$の推定を行う。過去の検討において、モンテカルロ計算を通じて提案手法が高次モードを線形結合によって除去され、系統的な誤差を低減させる可能性を明らかにした。本研究では、京都大学臨界集合体(KUCA)においてパルス中性子実験を行い、実際に測定された5つの検出器の中性子計数率に対し提案手法を適用した。適用した結果から、提案手法が時間的減衰によらず高次モードの影響を低減可能であることを、実験的に明らかにした。

口頭

Adaptive smooth-lassoを用いた感度係数評価に関する検討

方野 量太

no journal, , 

炉心核特性の核反応断面積に対する感度係数は、不確かさ評価等の観点で重要である。感度係数は通常、一般化随伴方程式を解くことによって評価されるが、複雑な解析システムへのこのような機能の追加は多大な労力を要する。そこで筆者は、この問題を回避するため、forward計算のみによって感度係数を評価するAdaptive smooth-lassoを過去の検討において考案した。本手法は、ランダムサンプリングで得られる断面積摂動と核特性摂動との線形回帰分析によって感度係数を評価するものである。本検討は、本手法の更なる適用性評価のため、加速器駆動システム(ADS)のビーム電流値の感度係数を評価したものである。

口頭

V&V of JENDL using integral experiments

方野 量太; 多田 健一

no journal, , 

日本の核データライブラリであるJENDLのVerification & Validation (V&V)についての活動を簡単に紹介する。また、関連する取り組みとして、核データのV&Vの効率化向上のための自動核データ検証システムVACANCEについて概要を紹介する。

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