| 研究課題/領域番号 |
19K05328
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
遠藤 知弘 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50377876)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 未臨界 / 原子炉雑音 / 動的モード分解 / 即発中性子減衰定数 / データ同化 |
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| 研究実績の概要 |
詳細な情報が不明あるいは不確かさが大きな体系を対象とした未臨界度測定に関する研究として、2020年度は以下の研究を実施した。
①近畿大学原子炉(UTR-KINKI)と京都大学臨界集合体実験装置(KUCA)において、原子炉停止時に長時間測定した炉雑音測定結果に対して三次中性子相関法を適用し、中性子相関量の比が核燃料を一切含まない非増倍体系とは異なる点、未臨界度が深い場合には臨界状態固有の数3からの有意な差が観測できる点を実証した。
②KUCA加速器駆動未臨界体系における制御棒操作や燃料引抜による過渡変化実験で測定された中性子計数率の時系列データに対して、Unscentedカルマンフィルタを適用することで少ない計算コストで未臨界度が逆推定できることを確認した。
③KUCA加速器駆動未臨界体系において複数の中性子検出器を配置してパルス中性子実験を実施し、実際に測定された中性子計数時系列データに対して動的モード分解を適用することで、従来の指数関数フィッティング法と比べて、基本モードの即発中性子減衰定数αを頑健に推定できることを確認した。動的モード分解によるα推定結果について、ランダムサンプリング法により中性子計数の統計誤差に由来したα不確かさ評価も実施した。
④ガンマ線検出反応の炉雑音測定結果から、中性子に関連した時定数αの測定可能か検討するため、光子-中性子結合確率母関数方程式に基づいてFeynman-α法の理論式を導出し、連続エネルギーモンテカルロ計算コードPHITSによる仮想数値実験を通じて光子検出反応の時間的揺らぎからαが推定できることを確認した。
⑤非増倍体系(例：水のみ体系)でもパルス中性子法により体系固有の即発中性子定数αが測定可能である点に着目し、非増倍体系におけるα測定結果を活用したデータ同化実現に向けて、非増倍体系を対象としたSN法に基づいたα固有値計算コードを試作した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
原子炉停止時の深い未臨界状態にある実験炉(UTR-KINKIおよびKUCA)おいて測定された長時間の炉雑音測定結果を分析するにあたり、使用する計算機性能を向上させた上で時系列データ処理法を工夫することで、三次中性子相関法による分析を進めることができた。
また、パルス中性子法や炉雑音解析手法により測定可能な量である即発中性子減衰定数αを活用したデータ同化法に関する研究成果については、国際会議M&C2020のselected paperの一つとして選ばれ論文成果として公開することができた。また、核燃料を含んだ中性子増倍体系だけでなく、核燃料を含まない非増倍体系におけるα固有値を計算するためのエネルギー多群の中性子輸送計算コードを試作することもできた。
さらに、パルス中性子法によって実際に測定された中性子計数の時系列データに対して動的モード分解を適用し、連続エネルギーモンテカルロ計算コードを用いて別途計算したα計算値と比較することで、基本モード成分の即発中性子減衰定数α測定値が頑健に推定できることを実証し、2021年度の国際会議での発表に向けて得られた研究成果を取りまとめることもできた。
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| 今後の研究の推進方策 |
パルス中性子法以外の測定手法(例：炉雑音解析手法)に対して動的モード分解を適用し、体系固有の基本モード成分測定値を頑健に推定可能か調べることで、炉物理実験手法に対する動的モード分解の更なる適用可能性について検討を行う。動的モード分解によるα推定結果の統計的不確かさ評価手法として、測定された中性子検出時刻情報間の相関を考慮できるよう、中性子時系列データに対してmoving block bootstrap法の適用を試みる。
非増倍体系における即発中性子減衰定数α測定結果を活用したデータ同化に向けて、一次摂動論に基づくα感度係数評価および核データ起因不確かさ評価に関する研究を引き続き実施する。
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