Model verification and validation procedure for a neutronics design methodology of next generation fast reactors

大釜 和也; 池田 一三*; 石川 眞; 菅 太郎*; 丸山 修平; 横山 賢治; 杉野 和輝; 長家 康展; 大木 繁夫

Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 10 Pages, 2017/04

Detailed model verification & validation (V&V) and uncertainty quantification (UQ) procedure for our deterministic neutronics design methodology including the nuclear library JENDL-4.0 for next generation fast reactors was put into shape based on a guideline for reliability assessment of simulations published in 2016 by the Atomic Energy Society of Japan. The verification process of the methodology was concretized to compare the results predicted by the methodology with those by a continuous-energy Monte Carlo code, MVP with their precise geometry models. Also, the validation process was materialized to compare the results by the methodology with a fast reactor experimental database developed by Japan Atomic Energy Agency. For the UQ of the results by the methodology, the total value of the uncertainty was classified into three factors: (1) Uncertainty due to analysis models, (2) Uncertainty due to nuclear data, and (3) Other uncertainty due to the differences between analysis models and real reactor conditions related to the reactor conditions such as fuel compositions, geometry and temperature. The procedure to evaluate the uncertainty due to analysis models and uncertainty due to nuclear data was established.

Neutronics assessment of advanced shield materials using metal hydride and borohydride for fusion reactors

林 孝夫; 飛田 健次; 西尾 敏; 池田 一貴*; 中森 裕子*; 折茂 慎一*; 発電実証プラント検討チーム

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1285 - 1290, 2006/02

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2005.09.060

核融合炉先進遮蔽材料としての金属水素化物及びホウ化水素の中性子遮蔽性能を評価するために中性子輸送計算を行った。これらの水素化物はポリエチレンや液体水素よりも水素含有密度が高く、一般的な遮蔽材よりも優れた遮蔽性能を示した。水素解離圧の温度依存性からZrHとTiHは1気圧において640C以下で水素を放出することなく使用可能である。ZrHとMg(BH)は、鉄水混合材料よりも遮蔽体の厚さをそれぞれ30%と20%減らすことができる。水素化物とF82Hとの混合により線の遮蔽性能が高くなる。中性子及び線の遮蔽性能は以下の順で小さくなる:ZrHMg(BH) and F82HTiH and F82Hwater and F82H。

高速炉核特性計算コードシステムEXPARAM

飯島 進*; 加藤 雄一*; 高崎 謙一*; 岡嶋 成晃

JAERI-Data/Code 2004-016, 91 Pages, 2004/12

JAERI-Data-Code-2004-016.pdf:7.45MB

高速炉臨界実験装置FCAを用いた実験を、統一のとれた流れに従って解析することを目的に、高速炉核特性計算コードシステム"EXPARAM"を開発した。EXPARAMは、原研及び米国の研究機関でここに開発されてきた計算コードに手を加え、計算手法の統一を図りさらに計算コード間のデータの受け渡しを系統的に行えるように整備した計算コードシステムである。群定数と拡散理論及び輸送理論に基づく体系計算コード及び摂動計算コードにより、臨界性に関する実効増倍率,出力特性や増殖性能に関する反応率や反応率比及び反応度効果に関するドップラー係数やナトリウムボイド係数を計算する。さらに動特性に関連する物理量として即発中性子寿命及び実効遅発中性子割合を計算する。EXPARAMを整備したUNIX環境では、ダイレクトアクセスファイルにより計算コード間のデータの受け渡しを行う。

近代ノード法と不連続因子の基礎

奥村 啓介

日本原子力学会第36回炉物理夏期セミナーテキスト, p.81 - 102, 2004/08

不連続因子を使用する近代ノード法は、近年の商業用軽水炉の炉心特性解析において、広く利用されるようになってきた。これらの基礎理論,数値計算手法,計算結果の例について、初心者向けに解説する。

軽水炉次世代燃料の炉物理ベンチマーク解析結果の検討

炉物理研究委員会

JAERI-Research 2004-004, 409 Pages, 2004/03

JAERI-Research-2004-004.pdf:28.53MB

本報告書は、「軽水炉次世代燃料の炉物理」ワーキングパーティ(WP)の第2期活動(平成13-14年度)についてまとめたものである。次世代燃料とは、70GWd/t程度と現行の設計を大きく上回る燃焼度の増大を目指す燃料をいう。同WPでは、次世代燃料の核特性に対する計算精度の評価及び改善を目指したベンチマーク活動を行ってきた。第2期活動においては、国内外から提出された最終的なベンチマーク解析結果の比較に基づき、軽水炉次世代燃料に対する核特性予測精度の現状を確認するとともに、解析結果の差異要因を詳細に分析した。また、ベンチマークに使用されたコードによる照射後試験解析や臨界実験解析の結果をレビューし、ベンチマーク解析結果の差異を詰めるうえで必要な実験や今後の研究課題の抽出・提案を行った。

Update status of benchmark activity for reactor physics study of LWR next generation fuels

宇根崎 博信*; 奥村 啓介; 北田 孝典*; 佐治 悦郎*

Transactions of the American Nuclear Society, 88, p.436 - 438, 2003/06

日本原子力研究所・炉物理研究委員会では、軽水炉次世代燃料に対する核特性の計算精度を検討するため、「軽水炉次世代燃料の炉物理ベンチマーク」を提案した。次世代燃料とは、UOあるいはMOX燃料を用いたPWRまたはBWRにおいて70GWd/t程度の高燃焼度を目指すものであり、U-235濃縮度5wt.%といった現行軽水炉に対する規制を超える燃料のことを言う。これまでに12の機関がベンチマークに参加しており、異なるコードと核データライブラリを用いた格子燃焼計算結果の比較から、解析精度の現状と今後の検討課題が明らかにされた。

加速器駆動炉の炉物理ワーキングパーティー活動報告書; 平成11年7月~平成13年3月

炉物理研究委員会

JAERI-Review 2001-047, 180 Pages, 2002/02

JAERI-Review-2001-047.pdf:10.03MB

炉物理研究委員会の下に、加速器駆動型未臨界炉システム(ADS)の現状と課題を炉物理的な観点から検討することを目的として、平成11年7月に「加速器駆動炉の炉物理ワーキングパーティー(略称ADS-WP)」が設立された。本ワーキングパーティーでは、第1回ADS-WP会合において、2年間の活動指針を討議し、(1)「高エネルギー領域の中性子輸送計算の問題」,(2)「未臨界炉に特徴的な静特性と動特性(安全性)の問題」,(3)「概念設計、要素技術開発を含むシステム設計の問題」の3課題を重点的に取り上げていくことを決定した。ADS-WPの活動期間は平成11年7月より平成13年3月であり、この間に合計4回の会合を開催し、これらの課題について討議した。また、原研と高エネルギー加速器研究機構との共同による「大強度陽子加速器計画」における原研「核変換物理実験施設」計画への意見・要望の調査・取りまとめを行った。本資料は、上記活動期間中におけるADS-WPの活動成果を取りまとめたものである。本資料がADS-WPの成果を概観し、さらには今後の新たな研究活動の指針選定に役立つことを期待する。

Calculation of neutron flux characteristics of dalat reactor using MCNP4A code

T.V.Hung*; 坂本 幸夫; 安田 秀志

JAERI-Research 98-057, 25 Pages, 1998/10

JAERI-Research-98-057.pdf:1.04MB

Dalat炉の中性子束特性であるエネルギースペクトル、中性子束絶対値及び照射孔に沿った分布をMCNP4Aコードで計算した。すべての計算はパーソナルコンピュータで実施した。各ケースの計算時間は約2日であった。計算体系は500Wで運転される炉心を正確にモデル化した。中性子束及びスペクトルフィッティング因子は5%以内で実験値と一致した。計算で得たエネルギースペクトルを用いてカドミウム比及びAuの実効断面積を計算した。この計算ではJENDL及びIRDF82の核データを用いた。計算結果の比較から、(1)カドミウム比は計算値/実験値で表した不一致がIRDF82の場合に1~6%、JENDLの場合に4~8%であり、(2)Au(n,)Au実効断面積はJENDLまたはIRDF82を用いても殆ど同一の値を与えた。

大規模構造解析計算による原研並列数値計算ライブラリの評価

岸田 則生*; 加治 芳行; 鈴木 惣一朗*; 清水 大志; 志沢 由久*; 蕪木 英雄

計算工学講演会論文集, 3(1), p.59 - 62, 1998/05

原研で開発中の並列数値計算ライブラリの一つに含まれている安定化双共役勾配法連立一次方程式解法ルーチンを用いて有限要素法プログラムの並列化を行うとともに、高温ガス炉の燃料ブロックの応力解析を行った。有限要素法プログラムの並列化には、連立一次方程式の解法ルーチンを原研開発の解法ルーチンでおきかえる手法を用いた。これはプログラム全体に占める計算時間及び記憶域の大部分が連立方程式解法ルーチンになっているので、ここを並列化することが重要だからである。また、全体を並列化するのに較べて、一部の並列化であっても、その効果が大きいと考えられるからである。実際の応力解析では1200要素から120000要素まで変化させて並列化の効率を調べた。既存プログラムの並列化を行う時、並列ライブラリの使用が極めて有用であることが示せた。

Virtual environment for integrated design support (VINDS) for conceptual design of a space power reactor core

吉川 栄和*; 高橋 信*; 長松 隆*; 武岡 智*; 久語 輝彦; 土橋 敬一郎

PHYSOR 96: Int. Conf. on the Physics of Reactors, 1, p.B92 - B101, 1996/00

原子炉の概念設計では、様々な技術分野の専門家グループによる協同作業が必要である。それには、各技術者グループの設計活動を効率的に支援する計算機システムを構築する必要がある。本システム(VINDS)は、3次元グラフィックス、数値計算処理、人工知能技術等の最新の情報処理技術を利用するとともに、仮想現実技術をもとにしたヒューマンインターフェースをもつシステムに、設計に関する諸タスクを統合することを目指したものであり、宇宙用原子炉の概念設計を対象に構築したのである。VINDSシステムで提案された方策は、各工学解析計算の実行するための協同作業環境の構築に貢献するものである。本研究は、京大との協力研究による成果である。