逆解析を用いた燃料配置最適化方法に関する研究

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1.目的本研究では、原子炉の炉心において用いられる燃料集合体に割り当てられる出力分担をまず最適化し、求められた出力分担を再現する燃料配置を推定するという、通常とは逆のアプローチにより、原子炉内の燃料配置方法を決定する。そのため、逆解析を用いて炉心内の出力分布から燃料配置方法を効率的かつ精度良く推定する方法を新たに開発する。2.平成21年度の進捗(1)最適化手法の開発:与えられた炉心内の出力分布を再現する燃料配置方法を推定するために、以下の二つの方法を試みた。(1)焼き鈍し法など、組み合わせ最適化に用いられる最適化手法を活用し、目標となる出力分布からの差異を「ペナルティ」として考慮することにより、燃料配置方法を決定する。(2)出力分布を「入力値」として、炉心内の中性子束分布を求める拡散方程式を逆問題として解き、与えられた出力分布を再現する炉心内の中性子増倍率分布を求める。そして、得られた中性子増倍率分布を再現するように燃料集合体の配置方法を決定する。これら二つのアルゴリズムについて、最適化効率、計算時間などの観点から比較を行った。(2)最適化の効果検討:(1)で開発する最適化手法をPWRに適用し、従来用いられてきた設計法と比較することで、安全性・経済性の観点からの優位性を定量的に明らかにした。(3)グリーン関数を用いた高速炉心解析手法の検討:より高速な炉心計算のため、逆解析で用いる手法をベースにグリーン関数に基づく炉心計算法を開発した。3.H22年度の総括H22年度の所期目標はすべて達成し、H21年度から2年間で行ってきた本検討については、当初の目的を達成した。