資料第48AB-15-4号

資料第 4BAB-15-4号
(資料第 4BAB-14-4号改1)
日本原子力研究開発機構の加工事業許可申請
/
ー
へ
臨界安全評価について
(クロスチェック)
,
(
、
平成 19年 9月
原子力安全・保安院
!
、
ノ
I
本資料は、核燃料安全専門審査会第 48部会の求めに応じ作成したものであり、基本設計な
いし基本的設計方針に係る内容以外の情報(申請者から必要に応じて聴取した情報等)が含
まれている場合があります。
、
'
1.はじめに
独立行政法人日本原子力研究開発機構東海研究開発センター核燃料サイクノレ
工学研究所における核燃料物質の加工の事業の許可申請に係る安全審査の一環
として、問機構が提出した「核燃料物質加工事業許可申請書及び同添付書類」 ω
(以下「申請書J という。)に示される臨界安全設計等についてクロスチェック
解析(以下「本解析」という。)を実施し、妥当性を確認した。
〆-¥
¥
2
. 解析コード及び核データ
解析に当たっては、
①申請者と同じ核データ及びコードによる解析 (SCALE-4.4a∞コードシス
.a (以降 rSCALEJ という。)、 ENDF/B-IVに基づく 27群断
テムの KENOV
面積を使用する。)
②申請者と同じコードであるがそれより新しくエネノレギ}分割が詳細な核
データによる解析 (SCALE、ENDF/B-Vに基づく 238群断面積を使用する。)
③申請者と異なるコードで最新の連続エネノレギー核データによる解析
(
M
V
P
ω 、]ENDL-3.3に基づく連続エネルギー断面積を使用する。)
を実施し、相互の結果を比較することで、解析が適切に実施されていることを
確認した。
また、原子数密度の計算等に使用するデータについては、申請書記載値及び
理科年表などを参考にした。
これらの異なるコード及びライブラリの影響を把握するため、予備解析を実
施した。解析条件を表 1
1乙、解析結果を図 1に示すが、申請者の用いた①のコ
拡
L
'
l
.k
ード及びライプラリは②、③のコード及びライブラリの結果よりも約1.0
~L5出L'l. k 程度大きな結果を示しており、申請者の用いたコード及びライブラリ
は安全側の結果を与えるものと考える。
r、
3. 核的制限値等の妥当性の確認
核的制限値の保守性及び解析条件の適切性について、本解析により確認した。
3
. 1 工程施設の単一ユニットの核的制限値
申請書記載の工程施設(成形施設、被覆施設、組立施設等)では、取り扱う
核燃料物質の状態を考慮して、設備によらず単ーユニットの種類を原料粉末系、
濃縮ウラン酸化物系、燃料混合酸化物系、分析試料溶液系、燃料要素系、燃料
集合体系に分類している。
本解析では、高速i
曽殖炉燃料に対する工程施設の単一ユニットの核的制限値
U
本質量、②燃料混合酸化物系の P
u
*
質量、③分析試料
として、①原料粉末系の P
溶液系の P
U
本質量、④燃料要素系の燃料要素本数と外接円の直径、⑤燃料集合体
の数について、申請書記載の条件により中性子実効増倍率を求めた。解析条件
1
を表 2、解析結果を表 3に示す。
高速増殖炉燃料、高速実験炉燃料共に、結果の中性子実効増倍率は、①申請
[email protected] 27群の解析結果、③E
旦LEによる 238群の解析
結果、④MVPコードによる解析結果と、核データ等の詳細化にともない、ほぼ系
統的に低下する傾向を示しており、また、中性子実効増倍率の制限値 0.95に比
べて、申請者の解析結果は裕度がある事が認められる。
なお、高速実験炉の燃料集合体で、 MVPと些些互の結果の差が比較的大きくな
っているが、これは、 E
旦L
旦では申請者と同様にラッパ管を円環状にモデ、/レ化し
ているのに対し MVPでは実際に近い形状(六角形)で解析していること、特に
高速実験炉の燃料集合体は小型なために、外周のラッパ管形状の影響が大きく
出たものと考えられる。
以上の解析結果より、 P
u
*
質量や燃料要素本数、燃料要素束外径など、申請書
に記載される工程施設の単一ユニットの核的制限値は所定の管理条件の下で最
も厳しい結果であり、また裕度があることを確認した。
¥-'
3
. 2 複数ユニットの臨界安全
複数の貯蔵容器が、存在する貯蔵施設の各設備、工程施設の成形設備、被覆設
備、組立設備、試料受け払いと分析設備における複数設備の臨界管理因子を対
象とし、申請書に記載されている 1
2種の計算例について解析を実施した。解析
条件を表 4、解析結果を表 5に示す。
一部、
E
旦L
旦による
27群の解析結果の中性子実効増倍率が、申請者の解析結
果よりも 1~2%/:::' k高くなった例が認められるものの、詳細解析結果との一致
は良く、中性子実効噌倍率の値も制限値 0.95に対して裕度があり、球や直方体
などモデノレを非常に単純化していること、吸収効果を持つ金属構造材を無視し
ていることなど、モデルに十分な保守性があることから、申請書に記載されて
いる 1
2種の複数ユニットの配列では、安全性に問題はないと考える。
¥
)
4. 臨界管理上の具常時の安全裕度確認、
申請者が行った臨界管理上の異常時の評価結果の保守性、その解析条件の適
切性について解析により確認した。主な解析条件及び解析結果を表 6に示す。
評価番号 4~7 では、 SCALE と MVP による結果の差が大きいが、この差の原因
は、足些Eと MVPで非均質体系の取扱い方法が異なることによると考えられる。
日L
旦による解析結果では、中性子実効増倍率が 0.96という
また、評価 5の E
結果が得られているが、 MVPの結果との比較からモデノレが保守的であること、ま
た、包些旦及び ENDF/B-Nに基づく 27群ライブラリの組合せによる推定下限増
倍率である 0.97を下回っていることから問題ないものと考える。
5. まとめ
2
申請書の臨界安全評価について、解析モデJレ、使用解析コード、核的制限値
の設定条件等を確認し、申請書の解析条件が臨昇宴会葬繕圭藤長品品
三~でちり、適切に設定されていることを確認した。
以上より、申請書の臨界安全評価に関する解析は、安全裕度を有し妥当なも
のであると判断する。
(
、
¥ヤ
,
〆
ー
、
、
、
3
参考文献
(
1
)
独立行政法人日本原子力研究開発機構
“核燃料物質加工事業許可申
請書
(
2
)
SCALE: AModularCodeSys七emforPerformingStandardizedComputer
icensing Evaluation. NUREG/CR-0200, R
e
v
.
Analyses for L
6
o
l
s
.1
,II andIII (December 1999)
(ORNL/NUREG/CSD-2/R6),V
(
3
)
森賞王、中 )
1
1正幸、 rMVP/GMVP 連続エネノレギー法及び多群法に基づく
汎用中性子・光子輸送計算モンテカルロコード j 、 JAERI~Data/Code
94-007、(19
9
4
)
、
、
'
、唱〆ノ
4
¥
/
表 1 解析条件と解析モデル
核燃料物質
プルトニウム
富化度
核分裂性
プルトニウム
U濃縮度
富化度
水分
含有率
燃料密度
体系
質量、寸法、
配置
反射{本
雰囲気
M O X粉末、ペレ
ツト(高速増殖炉
25.6
首
23目
0
.
7
1目
5
略
3
7g/cm
25.6見
23
目
0
.
7
1目
0世
3
11
.1g/cm
球
18.5kgPu*
7
J
く3
0cm
用)
M O X燃料棒
(高速増殖炉用)
無限長円柱三
三角記列等ピ
角格子配列
ツチ
プルトニウム同位体組成は、 Pu239・Pu240・Pu241=80・1
0
:1
0
υ可
球体系モデル
三角配列モデル
燃料棒 73本
ピッチ 2.5cm
燃料棒直径 5
.59cm
i
J
<30cm
i
J
<100略
田
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一一一一一一一一
SCALE
,
ENDF/B-IV
,
27
群
図 1 (1)
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一
一
一
←
一
一
一
一
一
一
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一
一
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一
一
J
SCALE,
ENDF/B-V
,
238
群
MVP,
JENDL3.3
球体系モデルによる比較結果
一一一一一→一一一一一←一日一一ー一一
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時迎訓告夜鰍仲記号
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一一一
MVP,
JENDL3.3
SCA
日
,ENDF/B-IV
,
27
群
SCALE
,
ENDF/B-V,
238
群
図 1 (2)
三角配列モデルによる比較結果
6
表 2 工程施設の単一ユニットの核的制限値解析条件
1M}: 田~lI!I..'司'温訓同 .1"I:m2""' ,,-,,>r
解訴条件
対象
区分
原料紛米系
技的制限植の対象
P",の質量
実
銭
効
(
的
中
治
制
性
信
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2
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プ
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分富裂化性
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U道館Jl
水分含有率
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描料密度
体系
費量配.寸置法.
主
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周 位 体 組 成 [ 耽 肌2
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,球体系モデル‘ *300mt
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備考
反射体
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ま
求
質量 (
P
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球
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水 30"m
,6>勾;P
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格
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原料掛京系
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無三限角長緒阿
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良長絡陀桧
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g!
cm 配
-燃料置径4.83mm
‘棺料要罰 1
2
7本
ー無眼長 1
体、"投杭畑、
表 3 工程施設の単一ユニットの核的制限値解析結果
核的制限値
SGALE,
ENDF/B-JV,
27G SGALE,
ENDF
IB-V,
238G
(中性子
実効増倍率)
Ke
仔'
+
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σ
K
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干
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26.2kgPu*
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普 分析誌料溶液系
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a
:
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区分
燃料集合体系
原料粉末系
濃縮ウラン酸化物系
高
速 燃料混合酸化物系 ,
実
験 分析試料溶液系
炉
燃
事
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燃料集合体系
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;
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26.2kgPu*
(
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1
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0.27kgPu*
(
0,
8
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69本
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0
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1
)
1
6
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1cm
(
0
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1
体
(
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MVP,
JENDL3目
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3
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46
表4
ニットの解析条件
複(M)高数速機=嫡摂ユ(
J
O百
解訴条件
計
磁
番
界
号
算
貯蔵施盤
、
貯糠物質
櫨数ユ二ツトの記列
信
主
空Zトの配初J
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貯
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2
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1
出 口 官 事 例 刀 問E
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