2019 Fiscal Year Research-status Report
炉心異常診断のための中性子輸送理論による高精度炉雑音解析に関する研究
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17K07011
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山本 俊弘 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (70355048)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 中性子 / 炉雑音 / 原子炉 / 輸送理論 / モンテカルロ法 / 周波数領域 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
報告者は、欧州委員会の炉雑音研究プロジェクトCORTEXに参画し、この一環として炉心内の燃料の振動等によって発生する中性子雑音の輸送伝播挙動を周波数領域で解析するモンテカルロ計算手法の開発を行ってきた。
令和元年度は、この目的のために改良を行った連続エネルギーモンテカルロコードMCNPを用いて、スイス連邦工科大学の臨界集合体CROCUSとドレスデン工科大学の臨界集合体AKR-2で行われた炉雑音実験の解析を行った。CROCUSでは18本の燃料棒配列を周波数1Hz程度で振動させ、それによって発生する中性子変動を検出器で測定し、パワースペクトル密度の測定が行われている。
この実験を解析するための炉雑音源を計算するプログラムをMCNPコードに組み込み、本実験のシミュレーション計算を行った。その結果、得られる中性子雑音は極めて小さく、モンテカルロ法では統計誤差に埋もれるため非常に長い計算時間を要することが判明した。得られた計算結果を実験値および他のCORTEX参加機関による計算結果と比べたところ有意な差が見られた。
一方で、AKR-2の実験は、カドミウム吸収体を炉心内で振動させて炉雑音を発生させるものである。この実験解析のための炉雑音源を計算する手法を開発しMCNPに組み込んだ。この実験解析は、CROCUSとは異なり、比較的短い計算時間で有意な炉雑音を計算することができた。
CORTEXプロジェクトでは、炉雑音解析手法のベンチマーク問題が提案され、複数の計算コード間で比較が行われた。報告者が開発したモンテカルロ法の計算結果は、フランスCEAのモンテカルロコード及びChalmers工科大学の離散角度法による結果とほぼ一致し、互いの計算手法の妥当性を検証することができた。
2019年10月にはスイス連邦工科大学で開催されたCORTEXプロジェクトの年次会合に参加し、成果の発表及び討論を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究において大きな課題であった燃料振動に伴う雑音源を解析するための数理モデルの開発並びにモンテカルロ計算コードへの実装が行えたことは大きな進展であったといる。しかしながら、炉雑音源が極めて小さくモンテカルロ法による計算では、計算結果が統計誤差に埋もれるなどの理由により計算負荷が非常に大きくなる、また、実験結果との一致も不十分である、といった問題点が判明した。今後の解決すべき課題として残っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
CROCUSで行われた実験解析結果は、実験値および他のCORTEX参加機関による計算結果と比べたところ有意な差が見られたが、この原因を調査するとともに、より高速で高精度な計算が可能な計算アルゴリズムの開発を行う。
CROCUSおよびAKR-2で今後行われる実験結果を入手し、これらの炉雑音実験の解析を進め、本研究の解析手法の検証を行う。この手法を用いて、実機発電炉での燃料振動などの異常事象における中性子雑音の伝播挙動に明らかにするための解析を行う。
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Research Products
(2 results)
