FCAを用いた岩石型燃料に添加する共鳴吸収物質のドップラー効果測定

安藤 真樹; 中野 佳洋; 岡嶋 成晃; 川崎 憲二

JAERI-Research 2003-029, 72 Pages, 2003/12

JAERI-Research-2003-029.pdf:3.41MB

ROX燃料に添加する共鳴物質としてエルビウム(Er),タングステン(W),トリウム(ThO)に着目し、これら物質のドップラー効果に対する計算予測精度の検証を行うことを目的とし、FCAを用いて実験を行った。実験は、高速炉体系(XX-2)と中速スペクトル体系(XXI-1D2)において、800Cまでのサンプル加熱反応度価値測定法により行った。解析では、核データにJENDL-3.2を用い、FCA標準解析手法を基本計算とし実験値と計算値を比較した。また、SRACシステムを用いた解析を行い、SRACによる計算の予測精度の傾向を調べるとともに、基本計算の解析結果と比較した。輸送補正を施した基本計算の解析の結果、XX-2炉心では全般的に過小評価となり、XXI-1D2炉心では計算値は実験誤差の範囲内で実験値とほぼ一致した。SRACシステムによる解析の結果、ErサンプルではSRACの方が3%10%小さい計算値を与え、Wサンプルでは、SRACの方が2%5%大きな計算値を与えることがわかった。またThOサンプルでは、XX-2炉心ではSRAC解析基本計算であるのに対して、XXI-1D2炉心ではその逆となった。

教育教材の新しい試みとして; 光速度の世界とバーチャルリアリティー,スターボウ

上島 豊

第8回ビジュアリゼーション・カンファレンス論文集(CD-ROM), 12 Pages, 2002/10

特殊相対性理論はアインシュタインが発見したことで有名である。それは、超高強度レーザーと物質の相互作用に関する我々の研究において最も重要な理論の1つである。その理論の名前はよく知られているが、その世界を理解することは非常に難しい。それゆえ、相対性理論の世界を体験するためのソフトウェアをOPENGL Scene GraphというOPEN SOURCEのライブラリを用いて開発した。このソフトウェアは、通常の表示方式の他に偏光フィルター方式の簡易バーチャルリアリティー表示モードにも対応している。このソフトウェアを使うと相対論効果による視野のひずみ現象やドップラーシフトなどを体験することができる。これらの相対論的現象は、グラフや式では理解することが難しい。このソフトウェアと簡易バーチャルリアリティー装置を使い、いしかわe-サイエンス2002と原研木津サイエンスキャンプ2002のほか多くの原研木津地区の見学者に対して特殊相対性理論の世界を紹介し、多くの人に興味を持っていただいた。

Benchmark problems on transmutation calculation by the OECD/NEA task force on physics aspects of different transmutation concepts

R.P.Rulko*; 高野 秀機; C.Broeders*; 若林 利男*; 佐々 敏信; 岩崎 智彦*; D.Lutz*; 向山 武彦; C.Nordborg*

Proc. of Int. Conf. on the Phys. of Nucl. Sci. and Technol., 2, p.1462 - 1469, 1998/00

マイナーアクチニドの消滅計算の現状を評価するために、OECD/NEAの科学委員会にベンチマークのタスクホースが組織され、MOX-PWR,MOX-FBR及び加速器駆動システムの3つのベンチマーク・モデルが提案された。日本、ドイツ、フランス、スイス、ロシアの各機関が参加し、計算結果が比較された。要約すると、k、ボイド反応度、ドップラー反応度及び消滅率等の基本パラメータについて、FBRベンチマークの結果は相互に良い一致であり、PWRベンチマーク結果はFBRの場合より相互の一致が悪く、加速器炉の結果はバラツキが大きかった。これらの3つのベンチマーク計算結果の現状について報告する。

High temperature Doppler effect experiment for U at FCA, II; Reaction rate measurement up to 2000C with a foil heated by laser exposure

岡嶋 成晃; 大井川 宏之; 安藤 真樹; 向山 武彦

Journal of Nuclear Science and Technology, 34(1), p.13 - 20, 1997/01

https://doi.org/10.3327/jnst.34.13

2000Cまでのドップラー効果の計算精度の評価と向上を図るために、原研高速炉臨界集合体(FCA)においてUドップラー効果を測定する新しい実験装置を開発した。測定は、箔加熱・反応率測定法に基づく。実験装置は、高温部にタングステンを、その他の部分には不銹鋼を用いている。開発した装置を用いて、酸化物燃料高速炉模擬炉心においてドップラー効果を測定した。本模擬炉心においては、以前にサンプル加熱・反応度価値測定法による1500Cまでのドップラー効果測定を行った。解析では、ドップラー箔中の捕獲反応率を詳細に計算した。共鳴エネルギー領域には超微細群セル計算コードPEACO-Xを、他のエネルギー領域にはセル計算コードSLAROMを用いた。JENDL-3.2を用いた計算結果は、実験値と良い一致を示した。高温領域でのC/E値について箔加熱・反応率測定法による結果とサンプル加熱・反応度価値測定法による結果を比較すると、両者に大きな差は見られなかった。箔加熱・反応率測定法はサンプル加熱・反応度価値測定法を補足することから、両者を総合することにより2000Cまでのドップラー効果の計算精度が確認できた。

Doppler effect measurement up to 2,000C in the fast critical facility FCA

岡嶋 成晃; 大井川 宏之; 安藤 真樹; 向山 武彦

Proc. of 9th Int. Symp. on Reactor Dosimetry, 0, p.172 - 179, 1996/00

高速炉の安全性において、負のフィードバック効果として重要なドップラー効果の高温域での予測精度向上を図るために、FCAにおいて2000Cまでのドップラー効果測定を行った。測定には、(1)サンプル加熱・反応度価値変化測定法(1500Cまで)と(2)箔加熱・反応率変化測定法(2000Cまで)を用いた。ドップラー効果の中性子スペクトル依存性を調べるために、組成の異なる3つの体系において、測定を行った。解析では、共鳴遮蔽効果を正確に計算する超詳細群セル計算コード(PEACO-X)を用いた。サンプル加熱法によるドップラー反応度は一次摂動法により求めた。箔加熱法による反応率変化は、基本モードが成立していると仮定して、PEACO-Xと従来のセル計算結果から算出した。これらの計算には、核データとしてJENDL-3.2を用いた。計算は、ドップラー反応度では実験値を若干過小評価し、反応率変化では実験値と良い一致を示した。

FCAにおける高温ドップラー効果測定,3; 超微細群によるセル計算コード(PEACO-X)の開発

岡嶋 成晃; 大井川 宏之; 向山 武彦

JAERI-M 92-185, 42 Pages, 1992/11

JAERI-M-92-185.pdf:1.02MB

FCAでは、サンプル加熱・反応度測定法と箔加熱・反応率測定法を組み合わせて、2000Cまでのドップラー効果を測定する装置を開発した。これらの測定装置では、耐熱材料として比較的多量のタングステンを使用しているため、実験解析にあたっては、ドップラーサンプルを取り囲む構造材核種および炉心燃料中のUとサンプル中のUとの共鳴干渉効果を評価することが重要である。共鳴干渉効果が顕著なエネルギー領域での実効断面積を得るために、衝突確率法に基づく超微細群構造計算コードPEACO-Xを作成した。また、共鳴干渉効果の詳細解析に必要な超微細群群定数セット(MCROSSライブラリー)をJENDL-3からTIMS-1及びPROF GROUCH-Gを用いて作成した。PEACO-Xでは、超微細群構造(0.25~4.010)で非均質セル内の中性子束を計算することができる。中性子スペクトルの計算方法はRABBLEの方法と同様である。PEACO-Xは、均質体系および球、円筒、平板、四角格子、六角格子体系の計算ができ、20核種、25組成、50領域まで取り扱うことができる。

Measurements of Dopper effect coated particle fuel rod in SHE-14 core using sample heating device

安田 秀志; 秋濃 藤義; 竹内 素允; 金子 義彦

Journal of Nuclear Science and Technology, 24(6), p.431 - 441, 1987/06

https://doi.org/10.3327/jnst.24.431

高温ガス炉の核設計精度を検証するため、SHE-14炉心に設けたサンプル昇温装置に1本の燃料棒を装荷して加熱し、温度上昇に伴う反応度減少量が測定された。この燃料棒としては4%濃縮UO核を含む被覆粒子燃料コンパクトが用いられ、炉心軸上で約700Cまで加熱された。燃料棒と黒鉛棒の二種類の同一形状サンプルについて得られた温度上昇に伴う反応度減少量の差は燃料棒に含まれるUによる共鳴中性子捕獲率の増加すなわちドプラー効果によるものと解釈される。測定された反応度減少量はSRACコードシステムにより計算された値と良く一致した。計算値と実験値の比にして0.93であった。

Neutron spectrum dependence of natural UO doppler effect measured in FCA

向山 武彦; 岡嶋 成晃

Journal of Nuclear Science and Technology, 22(3), p.243 - 246, 1985/00

https://doi.org/10.3327/jnst.22.243

FCAにおいてこれまで測定されたドップラー効果の中性子スペクトル依存性につき研究したものである。天然ウラン酸化物試料のドップラー効果のこれまでの測定値から、スペクトル依存性を抽出するために、測定体系のグローバルな体系効果(炉心寸法等)を除去しなければならないが、これには測定位置におけるPu板のサンプルワークスを用いて規格化した。体系中のドップラー効果のエネルギー分布は41keVから100eVであるので、このエネルギー領域に感度の高い炉物理量をスペクトル・インデックスとしてスペクトル依存性を見る。インデックスとして上記エネルギー領域内の中性子の全エネルギー領域に対する割合、又Boron-10(n,)反応率のU(n,f)反応率に対する比の2つのインデックスを定め、これらインデックスを用いて上記規格化ドップラー効果を整理した処、直線関係が得られた。この関係を用いて全炉心にわたるドップラー効果が精度よく求まる。

単一燃料棒昇温装置の製作と試験

金子 義彦; 竹内 素允; 桝山 年夫*

JAERI-M 8311, 58 Pages, 1979/07

JAERI-M-8311.pdf:2.11MB

SHEにおいて、一本の燃料棒を昇温して反応度温度係数を測定し、高温ガス炉の炉心設計に関する研究開発に寄与することを目的として、単一燃料棒昇温装置を製作し実験を行った。この装置は一本の被覆粒子燃料棒をニクロム線ヒータを巻いた石英管中に収め電気加熱して約700Cまで昇温することができる。この石英管は真空断熱のためジルカロイ管に収納されており、ジルカロイ管の外側は放射熱を除去するため空気より冷却される。また、冷却空気の昇温により、SHE炉心へ伝熱することを20ワット以下にするために、ジルカロイ管はさらに、二重のアルミニウム管に収納されている。黒鉛棒を昇温体とした特性試験により、以上の特性が実施されていることがわかった。この装置は中性子吸収の少ない部材により構成し、中性子場の援乱が少ないという特徴もあるので、被覆粒子燃料棒の高温における反応度係数を精度良く測定できる見通しを得た。