原子炉過渡特性解析による反応度係数の研究

1988 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63580180
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 竹田 敏一 大阪大学, 工学部, 助教授 (30116058)
• 研究分担者: 錦織 毅夫 大阪大学, 工学部, 助手 (10029142)
• キーワード: 過渡特性 / 計算精度 / 時間ステップ数 / 解析的ノード法 / 反応度係数 / 中性子断面積 / ドプラー反応度 / 自己遮蔽効果

研究概要

過渡特性解析のための3次元空間依存動特性計算法の研究を行った。
準静近似を用いた従来の動特性計算法は急激な出力変化があると膨大な時間ステップ数が必要となる。このため、従来の方法では計算時間が多くかかり、収束した解が得られない場合も生じる。本年度はこの問題を解決するため、即発跳躍近似を改良した方法を開発し、時間ステップ数が少なくても安定でしかも正確な解が得られる3次元動特性計算法を導出した。高速炉体系で炉中心の制御棒が引抜かれた場合に本方法を適用した。従来の方法で45の時間ステップ数が必要な場合でも、本方法では11ステップ数に減少した。時間ステップ数の減少のほか、空間分布計算法としても従来の有限差分法に基づく拡散計算では誤差が大きいため、少ない展開次数で精度良く解を得られる解析的ノード法の開発を行っている。軽水炉用の直交座標系および高速炉用の六角-Z座標系の新しい基本式を導出し、計算を実行した。差分近似計算に比べると同一精度を得るための計算時間が大幅に短縮されことが解った。
反応度係数を正確に計算するためには摂動による中性子断面積の変化およびそれに伴う中性子スペクトル変化を考える必要がある。本年度は格子計算に基づき、燃料温度上昇による反応度の変化、すなわちドプラー反応度に対する無限希釈断面積変化の寄与分および自己遮蔽因子の変化の寄与分を独立に調べた。ドプラー反応度にはU-238の寄与が最も大きい。U-238捕獲断面積のドプラー反応度に対する感度係数は20eVでは-0.11となるが、自己遮蔽効果を考慮しないと0.053となり符号まで異なってくることが解った。このように、反応度の感度係数に対する自己遮蔽は重要な役割を持っていることが本年度の研究で解った。

研究成果

• [文献書誌] T.Takeda,et al.: Nuclear Science and Engineering. 100. 538-548 (1988)
• [文献書誌] T.Takeda,et al.: Nuclear Science and Engineering. 98. 128-138 (1988)
• [文献書誌] T.Takeda,et al.: Nuclear Science and Engineering. 101. 179-184 (1989)
• [文献書誌] T.Nishigori,;T.Takeda,;T.Sekiya.: Journal of Nuclear Science and Technology. 25. 943-947 (1988)
• [文献書誌] T.Takeda,et al.: Proc.of Nuclear Data for Science and Technology,May 30-June 3,Mito,Japan. 525-528 (1988)
• [文献書誌] 竹田敏一: 原子力工業. 34. 53-58 (1988)