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加速器駆動システムにおける実効遅発中性子割合の検討

Study on effective delayed neutron fraction in the accelerator-driven system

京大院エネ科

1

荒津 尚志

1

卞 哲浩

2

八木 貴宏

2

三澤 毅

2

京大炉

2 Hisashi ARATSU, Cheol Ho PYEON, Takahiro YAGI, Tsuyoshi MISAWA 本研究では、加速器駆動システムにおける実効遅発中性子割合の計算手法を検討する。そこでは、決定論および 確率論的手法を用いて加速器駆動システムに対する実効遅発中性子割合の計算手法及び未臨界度の推定に与える 影響について検討した。

キーワード:加速器駆動システム、実効遅発中性子割合、未臨界度

1.緒言 京都大学臨界集合体(KUCA)では、固体減速架台(A架台)と加速器を組

み合わせた加速器駆動システム (ADS)の基礎研究を行っている。ADS実験では、

外部中性子源によって炉心の中性子束分布に偏りがあると予想されている。通 常、実効遅発中性子割合は拡散計算による随伴中性子束分布から求めているが、

外部中性子源を考慮した実効遅発中性子割合は求めることができない。本研究 では、固定源問題における実効遅発中性子割合の新しい計算を試みた。

2.計算方法 外部中性子源による炉心内部の中性子束分布の偏りを考慮するた

めには、固定源問題における実効遅発中性子割合を求める必要がある。そこで、

反応率より無限増倍率を(1)式より求め、 (2)式から固定源問題において理論的 な定義に基づいて求められる擬似的な実効遅発中性子割合を求めることを考え た。計算はSRAC計算コードおよびMCNPX コードを用いた。断面積データは ENDF/B-VII.0を用いた。

3.結果及び考察

3.1 SRACによる計算 SRAC-CITATION(3次元,107群)を用いて実効増倍率keff=0.9785の浅い未臨界体系を計算 した。求められた実効遅発中性子割合を表1に示す。SRACの固定源計算と固有値計算で求められた実効遅発中性 子割合では大きな差異が生じた。これは、(1)式の中性子源による核

分裂の項を考慮していないためと考えられる。このことから、SRAC で用いた固定源計算では中性子源による核分裂の寄与分を差し引くこ とが課題であると考えられる。

3.2 MCNPXによる計算 水素とウラン燃料を混合した炉心(立方体:60×60×60 cm3)をポリエチレン減速材で囲ん だ簡単な体系を用いて、固定源計算における実効遅発中性子割合の特性を検討した。外部中性子源のエネルギーは

14 MeVとした。浅い未臨界体系において(1)式を用いて無限増倍率を求めた。表2の結果から固有値計算で求めた

実効増倍率keffeiganと無限増倍率keiganが誤差範囲内で一致しており、固有値計算の無限増倍率keiganと固定源計算の無限

増倍率ksource も同様に一致している。浅い未臨界体系ではあるが(1)式の計算手法は妥当であると考えられる。次に、

(1)および(2)式を用いて実効遅発中性子割合を求めた。表 3 から固有値計算における実効遅発中性子割合effeigan

eigan ps eudo eff,

は誤差範囲内で一致している。これより、(2)式による計算手法は妥当であると考える。しかし、固定源計 算では誤差伝搬によって誤差が大きくなるため実効遅発中性子割合effs our ce,ps eudoの精度は不十分であると考えられる。

今後、実体系の炉心の実験値と計算値の未臨界度を比較し、固定源問題におけるeffs our ce,ps eudoの精度を検討する予定で ある。

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1 SRACによる実効遅発中性子割合

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2 MCNPXによる実効増倍率増倍率の結果

0.98786 ± 0.00028 0.98735 ± 0.00055 0.98776 ± 0.01098

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核分裂による全生成中性子数 中性子源由来の生成中性子数 吸収された全中性子数 中性子源由来の吸収中性子数 即発中性子のみを考慮した無限増倍率 無限増倍率

3 MCNPXによる実効遅発中性子割合 (8.038 ± 0.235)×10-3

(7.928 ± 0.475)×10-3

(8.173 ± 15.314)×10-3

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3

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