2017 Fiscal Year Annual Research Report
Uncertainty Evaluation in Nuclear Designs of Thermal Reactors
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26420867
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
竹田 敏一 福井大学, 附属国際原子力工学研究所, 特任教授 (30116058)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 英樹 福井大学, 附属国際原子力工学研究所, 客員教授 (80607276)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 軽水炉 / 実効増倍率 / 核特性の不確かさ / 多群ミクロ断面積 / 多群ミクロ断面積調整 / 2群マクロ断面積 / PWR炉心 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず、軽水炉核特性の感度係数はこれまで日本では実効断面積に対する感度を計算していたが、新たに無限希釈断面積に対する感度を計算する手法を開発し、種々の格子系における感度係数を評価した。対象とした格子系はウラン燃料PWR格子系のみならず、プルトニウムおよびトリウム燃料の格子系を取り扱った。実効増倍率の無限希釈断面積に対する感度は実効断面積の感度に比べ共鳴エネルギー領域では2倍も異なる結果がみられ、無限希釈断面積に対する感度を正確に計算することが重要であることが分かった。また、冷却材ボイド反応度に対する感度はボイド率に大きく依存し、高ボイド率の場合、冷却材ボイド反応度には20％もの不確かさがあることも示された。
炉心体系の感度を計算するため、2段階方式の計算方法を開発した。第1段階は格子系の少数群断面積のミクロ断面積に対する感度計算、第2段階は炉心特性の少数群断面積に対する感度計算であり、この2段階を結合して、炉心特性の感度を計算する。この感度を計算する方式を用いて、PWR炉心の主要な炉心特性である実効増倍率の不確かさは約0.5％となることが分かった。
さらに、ICSBEPに収録されているTCA-UO2臨界実験データを用いて断面積調整を実施した。断面積調整による172群のミクロ断面積の変化を調べ、U-238捕獲断面積の10eVから10keVに至るエネルギー範囲での不確かさが5～10％あったのが、約5％に低減され、熱エネルギー領域では1.9％から1.3％に低減されることが分かった。その結果、実機PWRの実効増倍率の不確かさは調整前では平衡サイクル前期、中期、末期ともほぼ0.4％ｄｋ/ｋであったが、調整により約0.2％ｄｋ/ｋまで低減され、大幅な不確かさ低減がなされた。このように不確かさ低減には断面積調整が有効であることが分かった。
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