(57)【要約】      （修正有）【課題】評価体系の燃焼あるいは中性子照射による評価量の変化を、より多くの燃焼条件で精度よく計算することが可能な燃焼計算方法および燃焼計算プログラムの提供。【解決手段】燃焼計算方法は、中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群１と中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群２とに分類するステップＳ２と、核種群１を対象としてモンテカルロ法による中性子スペクトル計算を実行し中性子スペクトルと実効増倍率とを求めるステップＳ４と、核種群１の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応以外の１群化実効断面積および核種群２の全反応の１群化実効断面積を計算するステップＳ７と、核種群１の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応に対する１群化実効断面積を計算するステップＳ９と、計算で得られた１群化実効断面積を用いて燃焼計算することにより燃焼後の核種組成を求めるステップＳ１３とを備えた。【選択図】  図３
2005106540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価体系に含まれる核種を中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群と中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群とに分類するステップと、中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群を対象としてモンテカルロ法による中性子スペクトル計算を実行し中性子スペクトルと実効増倍率とを求めるステップと、前記中性子スペクトル計算により得られた中性子スペクトルと核種の詳細群断面積とに基づいて中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応以外の１群化実効断面積および中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群の全反応の１群化実効断面積を計算するステップと、前記中性子スペクトル計算により得られた中性子スペクトルと中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応率に基づいて、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応に対する１群化実効断面積を計算するステップと、計算で得られた１群化実効断面積を用いて燃焼計算することにより燃焼後の核種組成を求めるステップとを備えたことを特徴とする燃焼計算方法。
【請求項２】
中性子発生数を次第に増加させて複数回の前記中性子スペクトル計算を行うことを特徴とする請求項１記載の燃焼計算方法。
【請求項３】
前記燃焼計算のために、前記中性子スペクトル計算により得られた中性子スペクトルと中性子エネルギ依存の核分裂収率とに基づいてエネルギ平均の核分裂収率を計算することを特徴とする請求項１記載の燃焼計算方法。
【請求項４】
前記中性子スペクトル計算に用いられる断面積データに内在する誤差の情報に基づいて燃焼計算に用いる１群化実効断面積の補正ファクタを作成するステップと、前記補正ファクタにより前記１群化実効断面積を補正するステップと有することを特徴とする請求項１記載の燃焼計算方法。
【請求項５】
前記中性子スペクトル計算において各粒子の飛躍計算を並列処理するとともに前記燃焼計算において前記評価体系の各燃焼領域の燃焼計算を並列処理することを特徴とする請求項１記載の燃焼計算方法。
【請求項６】
コンピュータを、評価体系に含まれる核種を中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群と中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群とに分類する核種群分類手段、モンテカルロ法による中性子スペクトル計算を行う中性子スペクトル計算手段に中性子発生数を与え中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群を対象として中性子スペクトル計算をさせる中性子発生数設定手段、前記中性子スペクトル計算手段により得られた中性子スペクトルと中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応率に基づいて、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応に対する１群化実効断面積を計算する第１の断面積計算手段、前記中性子スペクトル計算手段により得られた中性子スペクトルと核種の詳細群断面積とに基づいて中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応以外の１群化実効断面積および中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群の全反応の１群化実効断面積を計算する第２の断面積計算手段として機能させることを特徴とする燃焼計算プログラム。
【請求項７】
コンピュータを、評価体系に含まれる核種を中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群と中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群とに分類する核種群分類手段、モンテカルロ法による中性子スペクトル計算を行う中性子スペクトル計算手段に中性子発生数を与え中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群を対象として中性子スペクトル計算をさせる中性子発生数設定手段、前記中性子スペクトル計算手段により得られた中性子スペクトルに基づいて、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応に対する１群化実効断面積を計算する第１の断面積計算手段、前記中性子スペクトル計算手段により得られた中性子スペクトルと核種の詳細群断面積とに基づいて中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応以外の１群化実効断面積および中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群の全反応の１群化実効断面積を計算する第２の断面積計算手段、燃焼計算を行う燃焼計算手段に燃焼計算条件与え前記第１の断面積計算手段と第２の断面積計算手段とによりそれぞれ計算された１群化実効断面積を用いて燃焼計算させる燃焼計算条件設定手段として機能させることを特徴とする燃焼計算プログラム。
【請求項８】
コンピュータを、前記燃焼計算手段による燃焼計算のために、前記中性子スペクトル計算手段により得られた中性子スペクトルと中性子エネルギ依存の核分裂収率とに基づいてエネルギ平均の核分裂収率を計算する核分裂収率計算手段としても機能させることを特徴とする請求項６または７記載の燃焼計算プログラム。
【請求項９】
コンピュータを、前記中性子スペクトル計算手段による中性子スペクトル計算に用いられる断面積データに内在する誤差の情報を用いて計算された１群化実効断面積と前記断面積データに内在する誤差の情報を用いずに計算された１群化実効断面積とに基づいて補正ファクタを作成する補正ファクタ作成手段としても機能させることを特徴とする請求項６または７記載の燃焼計算プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子燃料や原子炉炉心内に設置される構造材等の評価体系が中性子照射により燃焼した際の実効増倍率、核種組成、放射化量、中性子源強度、γ線源強度、発熱量等の変化を評価するための燃焼計算方法および燃焼計算プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所の原子炉には、ウラン（Ｕ）燃料やウランＵとプルトニウムＰｕの混合燃料（Ｕ・Ｐｕ燃料）といった燃料が使用される。これら燃料は棒状に形成され、複数の燃料棒を一体化した燃料集合体が原子炉の炉心に装荷される。
【０００３】
原子炉の炉心に装荷された燃料集合体は、中性子照射により燃焼された後、原子炉の炉心から使用済燃料として取出される。この際、燃料集合体が、中性子照射により燃焼せしめられると、燃料集合体に可燃性毒物が存在する燃焼初期を除き、燃焼が進むにつれて燃料集合体からの中性子の収支量、すなわち中性子の損失量に対する発生量の比で表される実効増倍率は低下する。
【０００４】
このため、使用済燃料として取出される際の燃料集合体の実効増倍率は、使用前の未燃焼時における燃料集合体の実効増倍率よりも低くなっている。
【０００５】
この燃料集合体の使用後における実効増倍率である反応度の低下を利用して、いわゆる燃焼度クレジットの概念が導入されて、使用済みの燃料集合体の輸送および貯蔵コストの低減が図られる。
【０００６】
すなわち、使用済の燃料集合体を輸送ないし貯蔵する際には複数の燃料集合体を近接させて取扱うが、使用済の燃料集合体は実効増倍率とともに反応度が低下する。このため、互いに近接させて取扱うことが可能な燃料集合体の数を使用前の燃料集合体を輸送ないし貯蔵する場合よりも増加させることができる。この結果、使用済の燃料集合体の輸送および貯蔵コストを低減させることができる。
【０００７】
ここで、使用済の燃料集合体の輸送ないし貯蔵に際し、燃料集合体を輸送体系あるいは貯蔵体系に乗せた場合に、燃料集合体の未臨界性が十分に確保できるか否かの解析が必要となる。
【０００８】
燃料集合体の未臨界性は、使用済の燃料集合体に含まれるアクチニド核種とＦＰ（Fission Product；核分裂生成物）核種に大きく依存する。アクチニド核種とＦＰ核種は、燃料集合体の燃焼により生成された生成物のなかでも生成量が多く、燃料集合体の反応度に大きな影響を及ぼすからである。
【０００９】
このため、燃料集合体の未臨界性を評価するためには、使用済の燃料集合体に含まれるアクチニド核種とＦＰ核種の生成量を精度良く計算することが重要となる。
【００１０】
また、使用済の燃料集合体は、輸送容器（キャスク）に収納されて輸送される。このため、輸送容器は燃料集合体の未臨界性が確保されるように設計される。さらに、燃料集合体からは中性子やγ線が発生するため、輸送容器は燃料集合体から発生した中性子やγ線に対しても十分な遮蔽効果が得られるように設計される。
【００１１】
このため、燃料集合体の中性子やγ線の線源強度を精度良く評価することが、輸送容器の遮蔽設計上重要となる。燃料集合体から発生する中性子は、主にＣｍ（セシウム）２４２やＣｍ２４４といったマイナーアクチニド核種から発生する。
【００１２】
そこで、本発明者らは１９７５年頃から世界に先駆けて実際に使用済燃料からの中性子放出率の測定を行い、中性子放出率の理論計算値と比較する研究を行ってきた。そして、当時の研究によれば、Ｃｍ２４４からの中性子放出率の測定値と、ウラン燃料における理論計算よる中性子放出率の理論値との間には、３０〜４０％の開きがあることが分かった（例えば非特許文献１）。
【００１３】
また、最近の研究では、最新の燃焼計算用の計算コードと核データを組合せて軽水炉で照射された燃料の燃焼計算が実行されている。この燃焼計算により得られた燃焼後の燃料の核種組成評価におけるＣｍ２４４の生成量は、Ｃｍ２４４の測定値よりも２０〜４０％過小な値となっている（例えば非特許文献２）。
【００１４】
さらに、別の研究では、最新の核データにおけるマイナーアクチニド核種の捕獲断面積には、かなり大きな誤差があることが指摘されている（例えば非特許文献３）。
【００１５】
ここで、従来使用される設計コードを用いれば燃料集合体の燃焼前後における実効増倍率の変化を炉心運転管理上は、支障のない精度で得ることができる。しかし、従来の設計コードは、燃焼チェーンを簡略して扱っているため、マイナーアクチニド核種やＦＰ核種の生成量には、かなり大きな誤差が生じるものと見込まざるを得ない。
【００１６】
さらに、設計コードでは評価されないヘリウムが実際には核分裂反応によって多量に生成され、生成されたヘリウムの多くが、燃料集合体の燃料棒から燃焼棒上部に設けられているプレナムへ移行する。このため、燃料の健全性を検討する上で、ヘリウムの生成量を精度良く行うことが重要となる。
【００１７】
一方、使用済の燃料集合体やその他の放射性廃棄物を合理的に処分するためには、放射化の評価の基準となる対象核種の選定が課題となる。しかし、原子炉の炉心内に設けられた構造材の放射化を評価する場合、中性子照射によって生成される核種の種類に誤差が生じるのみならず、生成された核種の放射能濃度の測定値と計算値との間には、１桁以上の大きな差が生ずることがあるということが指摘されている。
【００１８】
また、アクチニドリサイクル炉における使用済燃料の再処理によって生じる高レベル廃棄物の管理期間の短縮化を目指して核変換処理炉の研究が近年勢力的に行われる。このような将来型炉の燃焼特性を精度良く評価するためには、複雑な燃焼チェーンや核分裂生成物を生ずる核分裂の全核分裂に対する比である核分裂収率を精度良く扱う必要が生ずる。
【００１９】
尚、評価量を中性子放出率、評価体系を使用済燃料として、中性子スペクトル計算手段と核データライブラリを組合せて燃焼計算する評価方法およびプログラムが提案される（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−９８２８８号公報（第１頁−第７頁、図１参照）
【非特許文献１】T.Yokoyama, M.Ueda, F.Kurosawa and T.Enomoto,"Measurements and Analysis of Neutron Emission Rate for Irradiated BWR Fuel," Journal of Nuclear Science and Technology, vol.18,p.249(1981)
【非特許文献２】Y.Nakahara, K.Suyama, T.Suzaki eds, “Technical Development on Burn−up Credit for Spent LWR Fuel,” JAERI−Data/Tech  2000−071, (2000)
【非特許文献３】S.Cathalau and A.Benslimane, “Qualification of JEF−2.2 Capture Cross−Sections for Heavy Nuclides and Fission Products,"Proc. of Global"95 pp1537−1544 (1995)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
従来の燃焼計算方法では、上述のように原子炉炉心に装荷される原子炉燃料や原子炉炉心内に設置される構造材の中性子照射による実効増倍率、核種組成、放射化量、中性子源強度、γ線源強度および発熱量等の変化を十分な精度で得ることができない。
【００２１】
また、設計コードを用いた場合には、評価体系の形状や組成等の燃焼条件や求めようとする評価量が限定され、目的や条件に応じた評価量を計算することができない。
【００２２】
そこで、近年世界的な研究により得られた多くの核種の断面積、崩壊スキームや核分裂収率の改良等の成果を燃焼計算に取り入れて、燃焼条件に依らず所要の評価量に対して支配的な原子炉燃料の燃焼によるマイナーアクチニド核種およびＦＰ核種の生成量をより精度よく計算により求める手法が望まれる。同様に、原子炉炉心内に設置される構造材の中性子照射による生成核種と生成された核種の放射能濃度をより精度よく計算により求める手法が望まれる。
【００２３】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、燃料集合体等の評価体系の燃焼あるいは中性子照射による核種組成の変化を、より多くの燃焼条件で精度よく計算することが可能な燃焼計算方法および燃焼計算プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明に係る燃焼計算方法は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、評価体系に含まれる核種を中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群と中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群とに分類するステップと、中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群を対象としてモンテカルロ法による中性子スペクトル計算を実行し中性子スペクトルと実効増倍率とを求めるステップと、前記中性子スペクトル計算により得られた中性子スペクトルと核種の詳細群断面積とに基づいて中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応以外の１群化実効断面積および中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群の全反応の１群化実効断面積を計算するステップと、前記中性子スペクトル計算により得られた中性子スペクトルと中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応率に基づいて、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応に対する１群化実効断面積を計算するステップと、計算で得られた１群化実効断面積を用いて燃焼計算することにより燃焼後の核種組成を求めるステップとを備えたことを特徴とする方法である。
【００２５】
また、本発明に係る燃焼計算プログラムは、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、コンピュータを、評価体系に含まれる核種を中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群と中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群とに分類する核種群分類手段、モンテカルロ法による中性子スペクトル計算を行う中性子スペクトル計算手段に中性子発生数を与え中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群を対象として中性子スペクトル計算をさせる中性子発生数設定手段、前記中性子スペクトル計算手段により得られた中性子スペクトルと中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応率に基づいて、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応に対する１群化実効断面積を計算する第１の断面積計算手段、前記中性子スペクトル計算手段により得られた中性子スペクトルと核種の詳細群断面積とに基づいて中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応以外の１群化実効断面積および中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群の全反応の１群化実効断面積を計算する第２の断面積計算手段として機能させることを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明に係る燃焼計算プログラムは、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、コンピュータを、評価体系に含まれる核種を中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群と中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群とに分類する核種群分類手段、モンテカルロ法による中性子スペクトル計算を行う中性子スペクトル計算手段に中性子発生数を与え中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群を対象として中性子スペクトル計算をさせる中性子発生数設定手段、前記中性子スペクトル計算手段により得られた中性子スペクトルに基づいて、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応に対する１群化実効断面積を計算する第１の断面積計算手段、前記中性子スペクトル計算手段により得られた中性子スペクトルと核種の詳細群断面積とに基づいて中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応以外の１群化実効断面積および中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群の全反応の１群化実効断面積を計算する第２の断面積計算手段、燃焼計算を行う燃焼計算手段に燃焼計算条件与え前記第１の断面積計算手段と第２の断面積計算手段とによりそれぞれ計算された１群化実効断面積を用いて燃焼計算させる燃焼計算条件設定手段として機能させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る燃焼計算方法および燃焼計算プログラムにおいては、評価体系の燃焼あるいは中性子照射による評価量の変化を、より多くの燃焼条件で精度よく計算することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明に係る燃焼計算方法および燃焼計算プログラムの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は本発明に係る燃焼計算プログラムをハードウェア資源と協働させて構築された燃焼計算システムの実施の形態を示す機能ブロック図である。
【００３０】
尚、図１において軽微な情報の流れを示す矢印は省略して説明する。
【００３１】
燃焼計算システム１は、計算条件設定手段２、評価体系の幾何学形状設定手段３、入力核種組成設定手段４、計算条件データベース５、評価体系の幾何学形状データベース６、入力核種組成データベース７、モンテカルロ法断面積データライブラリ８、中性子発生数設定手段９、中性子発生数データベース１０、核種群分類手段１１、中性子スペクトル計算手段１２、反応率データベース１３、中性子スペクトルデータベース１４、詳細群断面積データベース１５、核分裂収率データライブラリ１６、第１の断面積計算手段１７、第２の断面積計算手段１８、核分裂収率計算手段１９、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０、既存燃焼計算用ライブラリ２１、一時格納データベース２２、燃焼計算用ライブラリ２３、燃焼計算条件設定手段２４、燃焼計算条件データベース２５、燃焼計算手段２６、核種組成データベース２７、断面積補正部２８、ヘリウム生成量計算部２９を備える。
【００３２】
すなわち、燃焼計算プログラムをコンピュータに読込ませることにより、コンピュータが計算条件設定手段２、評価体系の幾何学形状設定手段３、入力核種組成設定手段４、計算条件データベース５、評価体系の幾何学形状データベース６、入力核種組成データベース７、モンテカルロ法断面積データライブラリ８、中性子発生数設定手段９、中性子発生数データベース１０、核種群分類手段１１、中性子スペクトル計算手段１２、反応率データベース１３、中性子スペクトルデータベース１４、詳細群断面積データベース１５、核分裂収率データライブラリ１６、第１の断面積計算手段１７、第２の断面積計算手段１８、核分裂収率計算手段１９、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０、既存燃焼計算用ライブラリ２１、一時格納データベース２２、燃焼計算用ライブラリ２３、燃焼計算条件設定手段２４、燃焼計算条件データベース２５、燃焼計算手段２６、核種組成データベース２７、断面積補正部２８、ヘリウム生成量計算部２９として機能する。燃焼計算プログラムを実行するコンピュータは、通常のコンピュータが有する入出力手段、記憶手段、演算手段を有する。また、燃焼計算プログラムを実行するコンピュータは複数台であっても良い。
【００３３】
断面積補正部２８は、詳細群断面積誤差テーブル３０、決定論手法スペクトル計算手段３１、補正ファクタ作成手段３２で構成される。
【００３４】
ヘリウム生成量計算部２９は、ヘリウム収率データベース３３、核分裂収率編集手段３４、核分裂収率データ改良ライブラリ３５で構成される。
【００３５】
詳細群断面積データベース１５には、中性子のエネルギ上限（例えば、２０ＭｅＶ）までの範囲を数１０〜数１００のエネルギ群に分割し、各エネルギ群における実効断面積すなわち詳細群実効断面積が無限希釈条件で全核種に対する全反応（吸収、捕獲、核分裂、（n,2n））について作成されて予め保存される。
【００３６】
核分裂収率データライブラリ１６には、エネルギ群ごとのＦＰ（Fission Product；核分裂生成物）核種の核種ＩＤ、ＦＰ核種の核分裂収率であるＦＰ収率、ＦＰ核種の断面積が予め保存される。
【００３７】
入力核種組成設定手段４は、原子炉炉心に装荷される原子燃料や原子炉炉心内に設置される構造材等の評価体系の未燃焼時（初期状態）の核種組成の情報、すなわち核種の原子数密度を入力核種組成データベース７に書込む機能を有する。入力核種組成設定手段４は、例えばＧＵＩ（Graphical User Interface）技術を利用して構築され、ユーザのハードウェア操作により、評価体系の未燃焼時（初期状態）の核種組成の情報を入力することができるように構成される。
【００３８】
このため、入力核種組成データベース７には、評価体系の未燃焼時（初期状態）の核種組成の情報が核種の原子数密度として保存される。
【００３９】
評価体系の幾何学形状設定手段３は、コンピュータの入力手段を介して評価体系の幾何形状データを受け取る機能と、受け取った評価体系の幾何形状データを評価体系の幾何学形状データベース６に書込む機能を有する。評価体系の幾何学形状設定手段３は、例えばＧＵＩ技術を利用して構築され、ユーザのハードウェア操作により、評価体系の幾何形状データを入力することができるように構成される。
【００４０】
このため、評価体系の幾何学形状データベース６には、評価体系の幾何形状データが保存される。
【００４１】
核種群分類手段１１は、評価体系に含まれる核種を中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群と中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群とに分類する機能を有する。
【００４２】
ここで、燃焼計算システム１では、燃焼ステップ巾Δｔだけ時間を進行させてΔｔ時間後の燃焼計算を実行することができるように構成される。
【００４３】
さらに、燃焼計算システム１では、１つの燃焼ステップを予測ステップと修正ステップとで構成し、予測ステップの計算で得られた結果を用いて再度修正ステップにおいて評価量の値を修正するいわゆる予測子−修正子法により、燃焼計算することができるように構成することもできる。
【００４４】
また、燃焼計算システム１は、燃焼ステップを単一のステップとして燃焼計算を実行するステップワイズ法により構成することもできる。
【００４５】
このため、核種群分類手段は、初期の燃焼ステップでは、入力核種組成データベース７から評価体系の未燃焼時（初期状態）の核種組成の情報を読込んで、評価体系に含まれる各核種の中性子スペクトルに与える影響が無視できるか否かをそれぞれ判定し、各核種を中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群と中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群とに分類するように構成される。
【００４６】
さらに、核種群分類手段１１は、次の燃焼ステップや修正ステップでは、核種組成データベース２７から評価体系の燃焼後における核種組成の情報を読込んで、評価体系に含まれる各核種の中性子スペクトルに与える影響が無視できるか否かをそれぞれ判定して、各核種を中性子スペクトルに与える影響が無視できない核種群と中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群とに分類するように構成される。
【００４７】
また、核種群分類手段１１は、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群についての情報を中性子スペクトル計算手段１２に与える一方、入力核種組成データベース７または核種組成データベース２７に格納された全ての核種群についての情報と中性子スペクトルへの影響が無視できるか否かについての分類の情報を第２の断面積計算手段１８に与える機能を有する。この時、中性子スペクトルへの影響が無視できるか否かについての分類の情報は、核種群についての情報を、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の情報と、中性子スペクトルへの影響が無視できる核種群の情報とに分けて第２の断面積計算手段１８に与える方法であっても良い。
【００４８】
中性子スペクトル計算手段１２は、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群を対象として予め乱数を発生させて確率的現象を解析するいわゆるモンテカルロ法により評価体系に含まれる核種の中性子スペクトル計算を実行する機能を有する。
【００４９】
すなわち、中性子スペクトル計算手段１２は、評価体系の幾何学形状データベース６から読込んだ評価体系の幾何形状データと核種群分類手段１１から受けた核種情報とに基づいて、評価体系を複数の燃焼領域に分割するとともに、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群を対象として各燃焼領域における中性子スペクトルの計算を実行する機能を有する。
【００５０】
この際、中性子スペクトル計算手段１２は、詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積と同一のエネルギ群構造で中性子スペクトルを計算するように構成される。
【００５１】
このため、中性子スペクトル計算手段１２は、モンテカルロ法による中性子スペクトルの計算に際し、中性子スペクトル計算に必要な核種の断面積データをモンテカルロ法断面積データライブラリ８から、中性子発生数を中性子発生数データベース１０からそれぞれ読込むように構成される。
【００５２】
また、中性子スペクトル計算手段１２は、実効増倍率を求めることができる。
【００５３】
そして、中性子スペクトル計算手段１２は、計算して得られた中性子スペクトルを中性子スペクトルデータベース１４に書き込む一方、中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応率を反応率データベース１３に書き込むように構成される。この時、中性子スペクトルと中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応率のデータがそれぞれ読み込むことができれば良いので、中性子スペクトルデータベース１４と反応率データベース１３は同一のファイル内にあっても良い。
【００５４】
また、中性子スペクトル計算手段１２は、中性子発生数設定手段９から中性子スペクトル計算の開始要求を受けることにより、中性子スペクトルの計算を開始させる一方、中性子スペクトルの計算が完了した際には、中性子スペクトルの計算が完了した旨の通知を中性子発生数設定手段９に与えるように構成される。
【００５５】
尚、中性子スペクトル計算手段１２を構築するための計算コードとしては、例えばＭＣＮＰ(Ｍｏｎｔｅ  Ｃａｒｌｏ  Ｎ−Ｐａｒｔｉｃｌｅ：モンテカルロＮ−素粒子)コード等の計算コードを利用することができる。中性子スペクトルの計算にＭＣＮＰコードを利用した場合には、１４７群に分けられたエネルギ群について中性子スペクトルが計算される。
【００５６】
ＭＣＮＰコードの詳細については、Judith F. Briesmeister, Ed.: “MCNP − A General Monte Carlo N−Particle Transport Code, Version 4A,” LA−12625 (1993)に記載されている。
【００５７】
モンテカルロ法断面積データライブラリ８には、モンテカルロ法による中性子スペクトル計算に必要な断面積データが中性子のエネルギ群ごとに分割されて予め保存される。
【００５８】
尚、中性子スペクトル計算手段１２としてＭＣＮＰコードを使用した場合には、モンテカルロ法断面積データライブラリ８としてＭＣＮＰ断面積ライブラリが使用される。
【００５９】
中性子発生数設定手段９は、計算条件データベース５から読込んだ中性子発生数を中性子スペクトル計算手段１２に与えるために中性子発生数データベース１０に書き込む機能と、中性子スペクトル計算手段１２に中性子スペクトル計算の開始を要求する機能を有する。すなわち、中性子発生数設定手段９は、中性子スペクトル計算に用いられる中性子発生数を設定して、中性子スペクトル計算手段１２に中性子スペクトル計算の開始を要求する機能を有する。
【００６０】
ここで、中性子発生数設定手段９は、中性子スペクトル計算手段１２において、ある１つの燃焼ステップで全中性子発生数について一度に中性子スペクトルの計算を実行させるのみならず、全中性子発生数を複数の任意数の中性子発生数に分割して複数回に分けて中性子スペクトルの計算を実行させることができるように構成される。
【００６１】
さらに、中性子発生数設定手段９は、燃焼ステップごとに全中性子発生数を変化させて中性子スペクトル計算手段１２に中性子スペクトルの計算を実行させることができるように構成される。そこで、計算条件データベース５には、燃焼ステップごとに中性子発生数が任意に設定された数列として表現されて保存される。なお、計算条件データベース５に保存されるデータは具体的な中性子発生数の他に、中性子発生数を計算するためのデータであっても良い。
【００６２】
中性子発生数設定手段９は、計算条件データベース５に基づき、中性子スペクトル計算手段１２に中性子発生数データベース１０を介して順次中性子発生数を与え、必要な回数の中性子スペクトル計算を中性子スペクトル計算手段１２にさせることができる。
【００６３】
尚、中性子発生数を一定として中性子スペクトル計算を燃焼ステップごとに繰り返し計算する場合には、中性子発生数設定手段９は、初期の燃焼ステップのみにおいて中性子発生数を中性子発生数データベース１０に書き込み、初期の燃焼ステップ以外の燃焼ステップでは、中性子スペクトル計算手段１２に中性子スペクトル計算の開始を要求するのみとしてもよい。
【００６４】
計算条件設定手段２は、中性子スペクトル計算手段１２による中性子スペクトル計算に用いるために計算条件データベース５に保存すべき中性子発生数をコンピュータの入力手段を介して受け取る機能と、受け取った全中性子発生数を計算条件データベース５に書き込む機能を有する。また、計算条件設定手段２は、燃焼計算条件となる燃焼ステップ巾および燃焼度のデータをコンピュータの入力手段を介して受け取る機能と、受け取った燃焼ステップ巾および燃焼度を計算条件データベース５に書き込む機能を有する。燃焼計算システム１は、計算条件データベース５に書き込まれた燃焼度まで燃焼計算を行う。
【００６５】
計算条件設定手段２は、必要なデータを書き込んだファイルを作成する方法の他、例えばＧＵＩ技術を利用して構築することもでき、ユーザのハードウェア操作により、中性子発生数、燃焼ステップ巾および燃焼度を入力することができる。
【００６６】
このため、計算条件データベース５には、中性子スペクトル計算手段１２による中性子スペクトル計算に用いられる中性子発生数、燃焼ステップ巾および燃焼度が保存される。
【００６７】
中性子発生数データベース１０には、中性子スペクトル計算手段１２に与えるための中性子発生数が保存される。
【００６８】
中性子スペクトルデータベース１４は、中性子スペクトル計算手段１２により計算されたエネルギ群ごとの評価体系の中性子スペクトルを保存する機能を有する。
【００６９】
反応率データベース１３は、中性子スペクトル計算手段１２により計算されたエネルギ群ごとの評価体系の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応率を保存する機能を有する。
【００７０】
第１の断面積計算手段１７は、反応率データベース１３に保存された評価体系の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応率と中性子スペクトルデータベース１４に保存された評価体系の中性子スペクトルに基づいて、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲ないし核分裂反応に対する１群化実効断面積、すなわち燃焼計算用に用いることができるように詳細群実効断面積の一部を一群化した実効断面積を原子核の自己遮蔽効果を考慮して求める機能を有する。
【００７１】
すなわち、第１の断面積計算手段１７は、詳細群実効断面積を用いて得られた中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応率と同等の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応率が積分計算で保存される１群化実効断面積、換言すれば計算して得られる中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応率のバランスが崩れないような１群化実効断面積を燃焼計算用ライブラリ２３に保存された断面積等のデータを参照して求める。この際、第１の断面積計算手段１７により求められる１群化実効断面積のエネルギ群構造は、詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積のエネルギ群構造と同一とされる。
【００７２】
尚、一般には、中性子吸収断面積は中性子捕獲断面積と核分裂反応断面積の和で示される。
【００７３】
また、第１の断面積計算手段１７は、求めた１群化実効断面積を燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与えるように構成される。さらに、必要に応じて第１の断面積計算手段１７は、求めた１群化実効断面積を核分裂収率計算手段１９に与えるように構成される。
【００７４】
また、第１の断面積計算手段１７は、第２の断面積計算手段１８から計算開始の要求を受けて１群化実効断面積の計算を開始するように構成される。
【００７５】
尚、第１の断面積計算手段１７を構築するための計算法は、反応率データベースに格納された反応率を中性子スペクトルデータベース１４に格納された中性子スペクトルで除する演算法から成る。このような方法を用いるコードの一例として、ＭＣＮＰ‐ＸＳコードが挙げられる。評価体系にエネルギに関して実効断面積が変化する共鳴核種が多く存在すると、中性子スペクトルが大きく変化する。このため、ＭＣＮＰ．ＸＳコードでは、中性子スペクトルを変化させて中性子束の減衰をもたらす自己遮蔽効果が大きい核種の反応に対して１群化実効断面積が評価される。
【００７６】
第１の断面積計算手段１７としてＭＣＮＰ．ＸＳコードを利用した場合には、１４７群に分けられた中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応に対する１群化実効断面積が求められて評価される。
【００７７】
１群化実効断面積の評価は式（１）に示す評価式により行われる。
【数１】
2005106540.tif 000003
ＭＣＮＰ．ＸＳコードの詳細については、K.Nishihara and H.Takano “Transmutation of 129I using an accelerator−driven system”  Nucl. Technol., Vol.137 p.47, 2002に記載されている。
【００７８】
第２の断面積計算手段１８は、中性子スペクトル計算手段１２により得られた中性子スペクトルと核種の詳細群実効断面積とに基づいて中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応以外の１群化実効断面積および中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群の全反応の１群化実効断面積を計算する機能を有する。
【００７９】
すなわち、第２の断面積計算手段１８は、核種群分類手段１１から中性子スペクトルへの影響が無視できるか否かについての核種情報を受けて、中性子スペクトル計算手段１２により中性子スペクトル計算の対象とならなかった核種についての１群化実効断面積を計算する。
【００８０】
この際、第２の断面積計算手段１８は、核分裂収率データライブラリ１６あるいは核分裂収率データ改良ライブラリ３５に保存されたＦＰ核種データ並びに燃焼計算用ライブラリに保存された断面積等のデータを参照し、詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積を中性子スペクトルデータベース１４に保存された中性子スペクトルに基づいて１群縮約することにより、中性子スペクトル計算において考慮しなかった核種の１群化実効断面積を計算する。
【００８１】
第２の断面積計算手段１８により計算される１群化実効断面積は、第１の断面積計算手段で計算される１群化実効断面積と同様に、詳細群実効断面積を用いて得られた実効増倍率と同等の実効増倍率が積分計算で保存されるような１群化実効断面積とされる。
【００８２】
また、第２の断面積計算手段１８は、求めた核種の１群化実効断面積を燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与えるように構成される。
【００８３】
さらに、第２の断面積計算手段１８は、中性子発生数設定手段９から計算の開始要求を受けて１群化実効断面積の計算を開始する一方、１群化実効断面積の計算が完了すると第１の断面積計算手段１７に計算開始の要求を与えるように構成される。
【００８４】
尚、第２の断面積計算手段１８を構築するための計算法は、詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積を中性子スペクトルデータベース１４に保存された中性子スペクトルを重みとして重みつき積分を行う演算法による。このような方法を用いるコードの一例としてＩＲＥＳ．ＸＳが挙げられる。
【００８５】
自己遮蔽効果が無視できる核種の１群化実効断面積を計算する場合には、詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積と中性子スペクトルデータベース１４に保存された中性子スペクトルとを組合せてＩＲＥＳ．ＸＳコードにより１群化実効断面積を評価することができる。１群化実効断面積の評価式は式（２）で表される。
【数２】
2005106540.tif 000004
ＩＲＥＳ．ＸＳコードの詳細については、K.Nishihara and H.Takano “Transmutation of 129I using an accelerator−driven system”  Nucl. Technol., Vol.137 p.47, 2002に記載されている。
【００８６】
既存燃焼計算用ライブラリ２１には、予め燃焼計算に必要なＦＰ収率や半減期、崩壊分岐比等の崩壊データ、構造材核種の核種ＩＤ、断面積等の構造材核種データ、アクチニド核種の核種ＩＤ、断面積等のアクチニド核種データ等のデータのうち既知のデータが保存される。
【００８７】
燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は、既存燃焼計算用ライブラリ２１から燃焼計算に必要なデータを読込んで、燃焼計算用ライブラリ２３に書き込む機能と、燃焼計算用ライブラリ２３に第１の断面積計算手段１７および第２の断面積計算手段１８から受けた１群化実効断面積を追加する機能を有する。
【００８８】
さらに、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は、核分裂収率計算手段１９や断面積補正部２８の補正ファクタ作成手段３２から受けた情報に基づいて、燃焼計算用ライブラリ２３のデータを編集する機能を有する。
【００８９】
ここで、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は、燃焼ステップが予測ステップと修正ステップとで構成される場合には、予測ステップにおいて第１の断面積計算手段１７および第２の断面積計算手段１８から受けた１群化実効断面積を一時格納データベース２２に書き込むことができるように構成される。
【００９０】
さらに、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は、一旦、一時格納データベース２２に格納された１群化実効断面積を読込んで、一時格納データベース２２から読込んだ予測ステップにおける１群化実効断面積と修正ステップにおいて第１の断面積計算手段１７および第２の断面積計算手段１８から受けた１群化実効断面積とに基づいて、燃焼計算のための１群化実効断面積を計算して燃焼計算用ライブラリ２３に書き込むことができるように構成される。
【００９１】
このため、一時格納データベース２２には、予測ステップにおいて第１の断面積計算手段１７および第２の断面積計算手段１８の計算に基づき編集された燃焼計算用ライブラリ２３のデータが一時的に格納される。この時、燃焼計算用ライブラリ２３において編集されるデータが特定できる場合には、その部分のデータを格納する方法であっても良い。
【００９２】
また、燃焼計算用ライブラリ２３には、既存燃焼計算用ライブラリ２１のデータを燃焼計算用ライブラリ編集手段２０で編集して改良されたＦＰ収率や半減期、崩壊分岐比等の崩壊データ、構造材核種の核種ＩＤ、断面積等の構造材核種データ、アクチニド核種の核種ＩＤ、断面積等のアクチニド核種データ等のデータが保存される。
【００９３】
燃焼計算条件設定手段２４は、計算条件データベース５から燃焼計算における計算条件である燃焼度および燃焼ステップ巾を、コンピュータの入力手段を介して燃焼計算条件を受け取り、燃焼計算条件データベース２５に書き込む機能を有する。
【００９４】
例えば、燃焼計算の対象となる評価体系が原子炉内に設置された構造材の場合には、評価体系に核分裂性の核種が含まれない。このような場合には、燃焼計算条件設定手段２４が原子炉体系の中性子束の計算値あるいは測定値または実機炉データに基づく照射履歴（ボイド率、出力密度）に基づいて燃焼計算条件（照射条件）をコンピュータの入力手段を介して受け取り、全中性子束として燃焼計算条件データベース２５に書き込むように構成される。
【００９５】
また、燃焼計算条件設定手段２４は、燃焼計算条件データベース２５に燃焼ステップ巾等の燃焼計算条件を書き込むことにより燃焼計算条件を設定すると、燃焼計算手段２６に燃焼計算の開始を要求する一方、燃焼計算手段２６から燃焼計算の完了通知を受けて、全ての燃焼ステップにおける燃焼計算が完了したか否かを判定する機能を有する。
【００９６】
そして、燃焼計算条件設定手段２４は、計算条件データベース５に格納された燃焼度の燃焼計算が完了したと判定した場合には、燃焼計算システム１における燃焼計算を完了させる一方、計算条件データベース５に格納された燃焼度の燃焼計算が完了していないと判定した場合には、燃焼ステップを更新させるとともに、核種群分類手段１１に評価体系の燃焼後における各核種の分類の開始を要求するように構成される。
【００９７】
このため、燃焼計算条件データベース２５には、燃焼計算における計算条件である燃焼ステップ巾および燃焼度が保存される。さらに、燃焼計算条件データベース２５には、燃焼ステップ巾および燃焼度以外の燃焼計算の条件を設定する必要がある場合には、その燃焼計算の条件が保存される。
【００９８】
燃焼計算手段２６は、燃焼計算条件設定手段２４から計算の開始要求を受けると、燃焼計算用ライブラリ２３に保存された１群化実効断面積やＦＰ収率等のデータを読込んで、燃焼チェーンを介して生ずる核種生成消滅を考慮した燃焼計算を燃焼領域ごとに行い、評価体系の燃焼後の核種組成を評価する機能と、評価した燃焼後の評価体系の核種組成の情報を核種組成データベース２７に書き込む機能とを有する。
【００９９】
この際、燃焼計算手段２６は、燃焼計算の計算条件を燃焼計算条件データベース２５から読込むように構成される。
【０１００】
さらに、燃焼計算手段２６は、燃焼ステップが予測ステップと修正ステップとで構成され、予測子−修正子法により燃焼計算が実行される場合には、予測ステップにおける燃焼計算で得られた核種組成の情報に基づいて、修正ステップにおいて燃焼計算で核種組成等が計算される。ただし、燃焼計算手段２６は、燃焼ステップを単一のステップとして燃焼計算を実行するステップワイズ法により構成してもよい。
【０１０１】
このため、燃焼計算手段２６は、各燃焼ステップにおいて同様な燃焼計算を繰返し実行し、各燃焼ステップにおいて無限増倍率、反応度価値、核種濃度、放射化率、実効増倍率、核種組成、中性子源強度、γ線源強度、発熱量、原子数密度等の評価量を求めることができる。
【０１０２】
また、燃焼計算手段２６は、燃焼後の核種組成の情報を核種組成データベース２７に書き込むと、燃焼計算の完了は燃焼計算条件設定手段２４で知ることができるように構成される。
【０１０３】
燃焼計算手段２６を構築するための計算コードとして、例えばＯＲＩＧＥＮ２コード等の核種生成消滅計算コードを利用することができる。ＯＲＩＧＥＮ２コードの詳細については、Croff, A., “ORIGEN2 − A Revised and Updated Version of the Oak Ridge Isotope Generation and Depletion Code,” ORNL−5621 (1980)に記載されている。
【０１０４】
燃焼計算用の計算コードとしてＯＲＩＧＥＮ２コードを使用した場合には、既存燃焼計算用ライブラリ２１として、半減期、分岐比、１群断面積、ＦＰ収率等の燃焼計算に必要な情報が格納されたＯＲＩＧＥＮ２ライブラリが備えられる。
【０１０５】
このため、燃焼計算用の計算コードとしてＯＲＩＧＥＮ２コードを使用した場合には、燃焼計算用ライブラリ２３には、ＯＲＩＧＥＮ２ライブラリのデータを改良したデータが保存される。そして、既存燃焼計算用ライブラリ２１であるＯＲＩＧＥＮ２ライブラリや燃焼計算用ライブラリ２３を参照してＯＲＩＧＥＮ２コードでは、核種生成消滅を表わす（３）式の計算を行うことにより燃焼計算を実行し、燃焼後の核種の原子数密度を求めることができる。
【数３】
2005106540.tif 000005
ただし、ＯＲＩＧＥＮ２ライブラリのＦＰ収率は、トリウムＴｈ−２３２、ウランＵ−２３３、Ｕ−２３５、Ｕ−２３８、プルトニウムＰｕ−２３９、キュリウムＣｍ−２４５、およびカリホルニウムＣｆ−２４９の８核種のＦＰ収率に限られる。
【０１０６】
このため、ＯＲＩＧＥＮ２ライブラリに登録可能な８核種以外のＦＰ核種のみで構成される原子燃料を対象として燃焼計算を実施すると、ＦＰ核種の生成量に誤差が生じる恐れがある。
【０１０７】
例えば、原子燃料がＢＷＲ（Ｂｏｉｌｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ；沸騰水型原子炉）ウランである場合には、Ｕ−２３２で構成される。そこで、ＢＷＲウラン用にライブラリを作成して、Ｕ−２３２で構成される原子燃料を対象として燃焼計算を行うと、ＦＰ核種の生成量が正しく取扱った場合の１０％程度の生成量となってしまうことが知られる。
【０１０８】
尚、核分裂性核種の核分裂反応により生成されたＦＰ核種のＦＰ収率についてはJ.Katakura, T.Yoshida, K.Oyamatsu and T.Tachibana, “JENDL FP Decay Data File 2000,”JAERI−1343, (2001)等の文献で評価されている。
【０１０９】
また、ＯＲＩＧＥＮ２ライブラリを参照したＯＲＩＧＥＮ２コードによる燃焼計算では、ＦＰ収率が代表的なエネルギを持った熱中性子、核分裂中性子、高エネルギ中性子等の中性子に分けて評価されているため、評価体系の中性子スペクトルを考慮したＦＰ収率を用いた燃焼計算を実行することが困難となる。
【０１１０】
このため特に、アクチニドリサイクル炉や核変換処理炉で生成されるアクチニド核種等のＦＰ核種のＦＰ収率をＯＲＩＧＥＮ２コードで評価する場合には、十分な精度が得られない恐れがある。
【０１１１】
そこで、核分裂収率計算手段１９には、詳細群断面積データベース１５に保存されたＦＰ収率のエネルギ群構造と同一のより多くのエネルギの数のエネルギ群構造で、評価体系の各燃焼領域に含まれる核分裂性核種の核分裂反応により生成されたＦＰ収率を中性子エネルギ依存で求める機能と、求められた中性子エネルギ依存の各ＦＰ収率、中性子スペクトルデータベース１４に保存された中性子スペクトル並びに核分裂性核種の核分裂実効断面積に基づいてエネルギ平均のＦＰ収率を計算する機能が備えられる。
【０１１２】
尚、核分裂収率計算手段１９によるエネルギ平均のＦＰ収率の計算に際し、核分裂性核種が中性子スペクトル計算手段１２による中性子スペクトル計算の対象とならなかった核種の場合には、第２の断面積計算手段１８により計算された１群化核分裂実効断面積が核分裂実効断面積として使用される一方、核分裂性核種が中性子スペクトル計算手段１２による中性子スペクトル計算の対象となった核種の場合には、第１の断面積計算手段１７により計算された１群化核分裂実効断面積が核分裂実効断面積として使用される。
【０１１３】
また、核分裂収率計算手段１９は、求めたエネルギ平均のＦＰ収率を燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与えるように構成される。
【０１１４】
核分裂収率計算手段１９は、例えばＣＹＩコード等の計算コードにより構築されるエネルギ依存核分裂収率計算手段２９とエネルギ平均核分裂収率計算手段３７とで構成される。ＣＹＩコードの詳細については、A.C.Wahl“CYI , “Program to Calculate neutron, chain, independent, and isomeric fission yields and errors from derived empirical model parameters,” (1997)  に記載されている。
【０１１５】
ＣＹＩコードには、全てのアクチニド核種についてのＦＰ収率について与えられたエネルギ群構造で計算することができる。ＯＲＩＧＥＮ２ライブラリにない核種やより多くのエネルギーについてＦＰ収率を計算することができる。
【０１１６】
エネルギ依存核分裂収率計算手段２９は、燃焼領域に含まれる核分裂性核種の核分裂反応により生成されるＦＰ核種の核分裂収率を中性子エネルギ依存で求める機能を有する。
【０１１７】
また、エネルギ平均核分裂収率計算手段３７では、ＣＹＩコード等の計算コードにより構築されるエネルギ依存核分裂収率計算手段２９により求められた中性子エネルギ依存の各ＦＰ収率と、核分裂性核種の核分裂実効断面積および中性子スペクトルを用いて式（４）によりエネルギ平均のＦＰ収率を計算する機能を有する。
【数４】
2005106540.tif 000006
すなわち、核分裂収率計算手段１９では、まずＣＹＩコード等の計算コードにより構築されるエネルギ依存核分裂収率計算手段２９により、燃焼領域に含まれる核分裂性核種ｎの核分裂反応により生成されるＦＰ核種ｉのエネルギ群ｇの中性子エネルギＥにおける核分裂収率Ｙｉ（ｎ、Ｅ）が求められる。
【０１１８】
このとき、中性子エネルギＥのエネルギ群ｇの構造は、詳細群断面積データベース１５に保存されたＦＰ収率のエネルギ群構造に合わせられる。
【０１１９】
次に、エネルギ平均核分裂収率計算手段３７により、中性子エネルギＥにおける核分裂収率Ｙｉ（ｎ、Ｅ）、中性子スペクトルから得られた中性子エネルギＥにおける中性子束Φ（Ｅ）および中性子エネルギＥにおける核分裂性核種ｎの核分裂実効断面積σｆｎ（Ｅ）を用いて（４）式により核分裂性核種ｎの核分裂により生成されたＦＰ核種ｉの１群ＦＰ収率Ｙｉ（ｎ）が中性子エネルギＥのエネルギ平均で求められる。
【０１２０】
ここで、ＦＰ核種ｉのエネルギ平均の１群ＦＰ収率Ｙｉ（ｎ）の計算に用いられる中性子スペクトルには、中性子スペクトル計算手段１２により計算され、中性子スペクトルデータベース１４に保存された中性子スペクトルが用いられる。
【０１２１】
また、ＦＰ核種ｉのエネルギ平均の１群ＦＰ収率Ｙｉ（ｎ）の計算に用いられる核分裂性核種ｎの核分裂実効断面積σｆｎ（Ｅ）は、第１の断面積計算手段１７あるいは第２の断面積計算手段１８からエネルギ平均核分裂収率計算手段３７に与えられる。
【０１２２】
すなわち、核種群分類手段１１により中性子スペクトルへの影響が無視できると判定された核分裂性核種ｎの核分裂実効断面積σｆｎ（Ｅ）には、第２の断面積計算手段１８により計算された１群化核分裂実効断面積が用いられる一方、核種群分類手段１１により中性子スペクトルへの影響が無視できないと判定された核分裂性核種ｎの核分裂実効断面積σｆｎ（Ｅ）には、第１の断面積計算手段１７による計算で得られた１群化核分裂実効断面積が用いられる。
【０１２３】
そして、核分裂収率計算手段１９を用いることにより、アクチニドリサイクル炉や核変換処理炉等の原子炉に用いられる将来炉燃料やマイナーアクチニド核種の影響が大きい高燃焼度化軽水炉燃料の核特性評価の精度を向上させることができる。
【０１２４】
核種組成データベース２７は、燃焼計算手段２６により計算された核種組成の情報を保存する機能を有する。
【０１２５】
断面積補正部２８は、モンテカルロ法断面積データライブラリ８に登録された断面積データに内在する誤差に基づいて燃焼計算用ライブラリ２３に保存された燃焼計算用の１群化実効断面積を補正するための補正ファクタを作成する機能と、作成した補正ファクタを燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与える機能とを有する。
【０１２６】
モンテカルロ法断面積データライブラリ８は、日本原子力研究所から公開されるＪＥＮＤＬに代表されるような核データライブラリに基づき作成される。しかし、ＪＥＮＤＬ等の核データライブラリは、中性子のエネルギ、角度に依存した多数のデータから構成されるため、データ量が膨大である。
【０１２７】
このため、核データライブラリは定期的に更新され公開されるが、核データライブラリの更新作業は膨大であるため、５〜１０年という長い更新期間を要する場合が多い。従って、評価体系の形状等の設計条件ごとにモンテカルロ法断面積データライブラリ８のデータを調整するためには、核データライブラリの膨大な修正作業が不可欠となり、事実上モンテカルロ法断面積データライブラリ８の修正ないし更新は非現実的である。
【０１２８】
このため、新たに得られたデータを登録を核データライブラリに登録したり、核データライブラリに登録されたデータを最新の測定値に更新することにより、最新の研究データを核データライブラリに反映させる作業を即時に実施することができない。
【０１２９】
また、Y.Nakahara, K.Suyama, T.Suzaki eds, “Technical Development on Burn−up Credit for Spent LWR Fuel,” JAERI−Data/Tech  2000−071, (2000)には、実機軽水炉照射燃料の組成測定値を核データライブラリＪＥＮＤＬ−３．２に基づいて汎用核計算コードＳＲＡＣおよび燃焼計算手段２６（ＯＲＩＧＥＮ２コード）により解析した結果が示されている。
【０１３０】
しかし、核データライブラリＪＥＮＤＬ−３．２に登録された核データのうちアメリシウム（Ａｍ）よりも原子量が大きい超ウラン元素や一部のＦＰ核種についての核データに大きな誤差が内在することが示されている。
【０１３１】
さらに、核データライブラリＪＥＮＤＬ−３．２に登録された核データのうち超ウラン元素の核データは、最新のデータにもかかわらず大きな誤差が含まれていることが、S.Cathalau and A.Benslimane, “Qualification of JEF−2.2 Capture Cross−Sections for Heavy Nuclides and Fission Products,"Proc. of Global"95 pp1537−1544 (1995)で指摘されている。
【０１３２】
尚、核データライブラリＪＥＮＤＬ−３．２の詳細については、T.Nakagawa, K.Shibata, S.Chiba, T.Fukahori, Y.Nakajima, Y.Kikuchi, T.Kawano, Y.Kanda, T.Ohsawa, H.Matsunobu, M.Kawai, A.Zukeran, T.Watanabe, S.Igarasi, K.Kosako and T.Asami: "Japanese Evaluated Nuclear Data Library Version 3 Revision−2: JENDL−3.2," J. Nucl. Sci. Technol., 32, 1259 (1995)に記載されている。
【０１３３】
また、汎用核計算コードＳＲＡＣの詳細については、K. Tsuchihashi, Y. Ishiguro, K. Kaneko, M. Ido, “Revised SRAC Code System,” JAERI−1302 (1986)に記載されている。
【０１３４】
このため、モンテカルロ法断面積データライブラリ８に登録された断面積データに内在する誤差に基づいて燃焼計算用の１群化実効断面積を補正することが精度向上のために重要となる。
【０１３５】
そこで、断面積補正部２８の詳細群断面積誤差テーブル３０には、予めモンテカルロ法断面積データライブラリ８に登録された断面積データに内在する誤差の情報が保存される。詳細群断面積誤差テーブル３０は、例えば、原子炉を加圧水型軽水炉、沸騰水型軽水炉あるいは高速炉の場合に分類され、角度については積分された高々２００群程度のエネルギ群に縮約された多群断面積ライブラリに基づいて作成される。
【０１３６】
このため、詳細群断面積誤差テーブル３０に予め登録された誤差の情報は、容易に編集することが可能である。これにより、特にモンテカルロ法断面積データライブラリ８に登録された断面積データと断面積の測定値との比較データが存在する場合には、最新の断面積の測定値に基づいて新たに詳細群断面積誤差テーブル３０を作成することができる。
【０１３７】
断面積補正部２８の決定論手法スペクトル計算手段３１は、詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積に基づいて、予め設定された特定形状の評価対象模擬体系に対して、いわゆる決定論手法により中性子スペクトル計算を行うことによって、全核種の全反応についての１群化実効断面積を計算する機能と、計算して得られた１群化実効断面積を補正ファクタ作成手段３２に与える機能とを有する。
【０１３８】
さらに、決定論手法スペクトル計算手段３１は、詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積を詳細群断面積誤差テーブル３０に登録された誤差の情報で補正した詳細群実効断面積に基づいて、評価対象模擬体系に対して決定論手法により中性子スペクトル計算を行うことによって、全核種の全反応についての１群化実効断面積を計算する機能と、計算して得られた１群化実効断面積を補正ファクタ作成手段３２に与える機能とを有する。
【０１３９】
すなわち、決定論手法スペクトル計算手段３１は、（５−１）式により詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積に基づいて１群化実効断面積を計算する一方、（５−２）式により詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積を詳細群断面積誤差テーブル３０に登録された誤差の情報で補正した詳細群実効断面積に基づいて１群化実効断面積を計算する。
【数５】
2005106540.tif 000007
この際、決定論手法スペクトル計算手段３１により得られる中性子スペクトルのエネルギ群構造は、中性子スペクトル計算手段１２により計算されて中性子スペクトルデータベース１４に保存された中性子スペクトルのエネルギ群構造と同一とされる。同様に、決定論手法スペクトル計算手段３１により得られる詳細群実効断面積のエネルギ群構造も、詳細群断面積データベース１５に保存された断面積のエネルギ群構造と同一とされる。
【０１４０】
尚、決定論手法スペクトル計算手段３１を構築するための計算コードしては、例えば汎用核計算コードであるＳＲＡＣコードが挙げられる。ＳＲＡＣコードの詳細については、K. Tsuchihashi, Y. Ishiguro, K. Kaneko, M. Ido, “Revised SRAC Code System,” JAERI−1302 (1986)に記載されている。
【０１４１】
断面積補正部２８の補正ファクタ作成手段３２は、決定論手法スペクトル計算手段３１から受けた詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積に基づいて計算された１群化実効断面積と、詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積を詳細群断面積誤差テーブル３０に登録された誤差の情報で補正した詳細群実効断面積に基づいて計算された１群化実効断面積との比を求めることにより補正ファクタを作成する機能を有する。
【０１４２】
すなわち、補正ファクタ作成手段３２は、（６）式により核種ｉの反応ｘに対する１群化実効断面積の補正ファクタｆｉ，ｘを計算する。
【数６】
2005106540.tif 000008
また、補正ファクタ作成手段３２は、作成した補正ファクタを燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与えるように構成される。
【０１４３】
このため、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は、燃焼計算用ライブラリ２３に既に登録された１群化実効断面積に補正ファクタを乗じることにより補正した後、補正後の１群化実効断面積を再度燃焼計算用ライブラリ２３に書き込むことができるように構成される。
【０１４４】
この結果、燃焼計算手段２６による燃焼計算において、補正後の１群化実効断面積を用いることができるため、核種組成をより精度よく計算することが可能となる。
【０１４５】
一方、ヘリウム生成量計算部２９は、酸化物燃料の３体核分裂(Ternary Fission)によるヘリウム生成量のデータと核分裂収率データライブラリ１６に保存されたＦＰ核種データとから核分裂収率データ改良ライブラリ３５を作成する機能を有する。
【０１４６】
一般に軽水炉において酸化物燃料が使用されるとヘリウムが生成される。酸化物燃料の使用によるヘリウム生成過程には、酸素に吸収された中性子の（n,α）反応によるヘリウム生成、３体核分裂(Ternary Fission)によるヘリウム生成、超ウラン元素のα崩壊によるヘリウム生成の３つのヘリウム生成過程が存在する。
【０１４７】
図２は、軽水炉において使用される酸化物ウラン燃料中で発生するヘリウム生成量の燃焼度変化を示す図である。
【０１４８】
図２において縦軸は、ヘリウム生成量（任意単位）を示し横軸は酸化物ウラン燃料の燃焼度（ＧＷｄ／Ｍｔ）を示す。また、図２中において、実線は酸素に吸収された中性子の（n,α）反応によるヘリウム生成量を示すデータ曲線Ｄ１、一点鎖線は３体核分裂によるヘリウム生成量を示すデータ曲線Ｄ２、点線は超ウラン元素のα崩壊によるヘリウム生成量を示すデータ曲線Ｄ３である。
【０１４９】
図２によれば、酸化物ウラン燃料の燃焼度が増加するとともに、酸素に吸収された中性子の（n,α）反応によるヘリウム生成量、３体核分裂によるヘリウム生成量および超ウラン元素のα崩壊によるヘリウム生成量の全てが増加することが分かる。
【０１５０】
また、酸化物ウラン燃料の使用によるヘリウム生成量のうち、超ウラン元素のα崩壊によるヘリウム生成量の割合が燃焼度の増加とともに増加することが分かる。これは、酸化物ウラン燃料の燃焼が進むにつれてプルトニウム等の超ウラン元素の生成量が増加し、超ウラン元素のα崩壊の発生頻度が増えるためであると考えられる。
【０１５１】
さらに、酸化物ウラン燃料の各燃焼度において、酸素に吸収された中性子の（n,α）反応によるヘリウム生成過程と３体核分裂によるヘリウム生成過程が、ヘリウムの主な生成過程であることが分かる。
【０１５２】
従来は、中性子の（n,α）反応によるヘリウム生成量と超ウラン元素のα崩壊によるヘリウム生成量が燃焼計算に考慮されるものの、３体核分裂によるヘリウム生成が燃焼計算に考慮されていなかった。
【０１５３】
このため、３つのヘリウム生成過程のうち、３体核分裂によるヘリウム生成を燃焼計算において考慮することがヘリウムの生成量の評価精度の向上に重要であるということがR.L.Yang and T.C.Rowland, “The Helium Enigma In Reactor Pressurization of BWR Fuel Rods,”Trans.Am.Nucl.Soc.p336 (1982)において指摘されている。
【０１５４】
しかし、ＯＲＩＧＥＮ２ライブラリではヘリウムがＦＰ核種として取扱われていない。このため、ＯＲＩＧＥＮ２ライブラリを参照して作成された燃焼計算用ライブラリ２３のデータを用いたＯＲＩＧＥＮ２コードによる燃焼計算においては、３体核分裂によるヘリウム生成の影響を燃焼計算において考慮することができない。
【０１５５】
そこで、ヘリウム生成量計算部２９によりＯＲＩＧＥＮ２コードで用いる燃焼計算用ライブラリ２３にヘリウム生成量に関するデータを加えるために、第２の断面積計算手段１８の参照用として核分裂収率データ改良ライブラリ３５が作成される。
【０１５６】
ヘリウム生成量計算部２９のヘリウム収率データベース３３には、予め３体核分裂により生成したヘリウムのＦＰ収率が保存される。
【０１５７】
ヘリウム収率データベース３３の一例としては、αＹｉｅｌｄデータが挙げられる。αＹｉｅｌｄデータの詳細は、B.F.Rider, “Compilation of Fission Products Yields,”NEDO−12154−3(C), General Electric Co. (1981)に示されている。
【０１５８】
ヘリウム生成量計算部２９の核分裂収率編集手段３４は、核分裂収率ライブラリ１６に保存されたＦＰ核種データを読込むとともに、ヘリウム収率データベース３３から３体核分裂により生成したヘリウムのＦＰ収率を読込んで、核分裂収率ライブラリ１６に保存されたＦＰ核種データに３体核分裂により生成したヘリウムのＦＰ収率を追加することにより核分裂収率データ改良ライブラリ３５を作成する機能を有する。この際、核分裂収率編集手段３４は、必要に応じてＦＰ核種データのデータ形式を変更させることができるように構成される。
【０１５９】
このため、ヘリウム生成量計算部２９の核分裂収率データ改良ライブラリ３５には、３体核分裂により生成したヘリウムのＦＰ収率を含んだＦＰ核種データが保存される。この核分裂収率データ改良ライブラリ３５のＦＰ核種データは、第２の断面積計算手段１８により参照することができるように構成される。
【０１６０】
このため、第２の断面積計算手段１８は、核分裂収率ライブラリ１６のＦＰ核種データに代えて、核分裂収率データ改良ライブラリ３５のＦＰ核種データに基いて、３体核分裂により生成したヘリウムの全反応の１群化実効断面積を計算することができる。
【０１６１】
そして、第２の断面積計算手段１８により計算された１群化実効断面積は、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０により燃焼計算用ライブラリ２３に追加されるため、燃焼計算において燃焼計算用ライブラリ２３を参照することにより、３体核分裂によるヘリウムの生成量を考慮した燃焼計算の実行が可能となる。
【０１６２】
次に燃焼計算システム１の作用について説明する。
【０１６３】
図３は、図１に示す燃焼計算システム１によりステップワイズ法で評価体系の燃焼計算を実行する際の情報の流れを示すフローチャートであり、各図中Ｓに数字を付した符号は各フローチャートの各ステップを示す。
【０１６４】
尚、図１に示す燃焼計算システム１において、核分裂収率計算手段１９は、必須構成要素ではないため、核分裂収率計算手段１９に関する情報の流れについては図３では省略し、核分裂収率計算手段１９の作用の説明は後述する。また、断面積補正部２８およびヘリウム生成量計算部２９の作用の詳細な説明についても後述する。
【０１６５】
まずステップＳ１において、計算条件設定手段２、評価体系の幾何学形状設定手段３および入力核種組成設定手段４により燃焼計算システム１による燃焼計算の計算条件が設定される。
【０１６６】
すなわち、計算条件設定手段２により、中性子スペクトル計算手段１２による中性子スペクトル計算に用いられる中性子発生数と、燃焼計算条件となる燃焼ステップ巾Δｔおよび燃焼度をコンピュータの入力手段を介して受け取る。また、評価体系の幾何学形状設定手段３により評価体系の幾何形状データをコンピュータの入力手段を介して受け取り、入力核種組成設定手段４により評価体系の未燃焼時（初期状態）の核種組成の情報をコンピュータの入力手段を介して受け取る。
【０１６７】
この際、初期の燃焼ステップｔ１から最終の燃焼ステップｔｅまでの各燃焼ステップｔ１、ｔ２、…、ｔｅにおける全中性子発生数Ｓは任意にＳ１、Ｓ２、…、Ｓｅと任意に変化させて設定することができる。さらに、各燃焼ステップｔ１、ｔ２、…、ｔｅにおけるそれぞれの全中性子発生数Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｅはさらに任意回数に分割された中性子発生数として設定することができる。
【０１６８】
すなわち、各全中性子発生数Ｓ１、Ｓ２…、Ｓｅはそれぞれ複数の中性子発生数（Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅ）、（Ｌｓ２，１、Ｌｓ２，２、…、Ｌｓ２，ｅ）、…、（Ｌｓｅ，１、Ｌｓｅ，２、…、Ｌｓｅ，ｅ）に分割して設定することができる。
【０１６９】
尚、各全中性子発生数Ｓ１、Ｓ２…、Ｓｅを一定としてもよい。同様に、中性子発生数（Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅ）、（Ｌｓ２，１、Ｌｓ２，２、…、Ｌｓ２，ｅ）、…、（Ｌｓｅ，１、Ｌｓｅ，２、…、Ｌｓｅ，ｅ）のいずれかを同値にしてもよい。
【０１７０】
さらに、計算条件設定手段２は、設定した中性子発生数（Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅ）、（Ｌｓ２，１、Ｌｓ２，２、…、Ｌｓ２，ｅ）、…、（Ｌｓｅ，１、Ｌｓｅ，２、…、Ｌｓｅ，ｅ）、燃焼ステップ巾Δｔおよび燃焼度を計算条件データベース５に書き込む。また、評価体系の幾何学形状設定手段３は、設定した評価体系の幾何形状データを評価体系の幾何学形状データベース６に書き込む一方、入力核種組成設定手段４は、設定された評価体系の未燃焼時（初期状態）の核種組成の情報を入力核種組成データベース７に書き込む。
【０１７１】
この結果、計算条件データベース５には中性子発生数、燃焼ステップ巾および燃焼度が、評価体系の幾何学形状データベース６には評価体系の幾何形状データが、入力核種組成データベース７には評価体系の未燃焼時（初期状態）の核種組成の情報がそれぞれ保存される。
【０１７２】
また、予め燃焼計算用ライブラリ編集手段２０が、既存燃焼計算用ライブラリ２１に保存された断面積等のデータを読込んで燃焼計算用ライブラリ１２に書き込む。
【０１７３】
次にステップＳ２において、核種群分類手段１１が入力核種組成データベース７から評価体系の未燃焼時（初期状態）の核種組成の情報を読込んで、未燃焼時（初期状態）の評価体系に含まれる各核種の中性子スペクトルに与える影響が無視できるか否かが判定される。そして、核種群分類手段１１は、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群についての情報を中性子スペクトル計算手段１２に与える一方、中性子スペクトルへの影響が無視できるか否かの核種群の情報を第２の断面積計算手段１８に与える。
【０１７４】
次にステップＳ３において、中性子発生数設定手段９は、計算条件データベース５から中性子スペクトル計算手段１２に与えるべき中性子発生数を読込んで、中性子発生数データベース１０に書き込むことにより、中性子スペクトル計算の中性子発生数を設定する。すなわち、計算条件データベース５に保存された中性子発生数（Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅ）、（Ｌｓ２，１、Ｌｓ２，２、…、Ｌｓ２，ｅ）、…、（Ｌｓｅ，１、Ｌｓｅ，２、…、Ｌｓｅ，ｅ）から、初期の燃焼ステップｔ１における最初の中性子スペクトル計算の中性子発生数Ｌｓ１，１を抽出して中性子発生数データベース１０に書き込み、Ｌｓ１，１を中性子スペクトル計算の中性子発生数として設定する。
【０１７５】
さらに、中性子発生数設定手段９は、中性子発生数を設定すると、中性子スペクトル計算手段１２に中性子スペクトル計算を開始させる。
【０１７６】
次にステップＳ４において、中性子スペクトル計算手段１２は、中性子発生数設定手段９からの中性子スペクトル計算の開始要求を受けて、核種群分類手段１１から受けた中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群について、評価体系のモンテカルロ法による中性子スペクトル計算を実行する。
【０１７７】
この際、中性子スペクトル計算手段１２は、中性子スペクトル計算に必要な評価体系の幾何形状データを評価体系の幾何学形状データベース６から、中性子発生数を中性子発生数データベース１０からそれぞれ読込む。このとき、評価体系の幾何学形状データベース６および中性子発生数データベース１０は同一ファイル内にあっても良い。さらに、中性子スペクトル計算手段１２は、中性子スペクトル計算に必要な断面積データをモンテカルロ法断面積データライブラリ８から読込む。
【０１７８】
そして、中性子スペクトル計算手段１２は、中性子スペクトル計算により所要の幾何形状の評価体系についての未燃焼時の組成における核種のうち中性子スペクトルへの影響が無視できない核種についての中性子スペクトルと反応毎の実効増倍率とを計算する。中性子スペクトル計算手段１２は、計算して得られた核種の実効増倍率を実効増倍率データベース１３に書き込む一方、核種の中性子スペクトルを中性子スペクトルデータベース１４に書き込む。
【０１７９】
尚、中性子スペクトル計算手段１２がＭＣＮＰコードにより構築される場合には、ＭＣＮＰコードがモンテカルロ法断面積データライブラリ２であるＭＣＮＰ断面積ライブラリから０〜２０ＭｅＶの連続エネルギに対する断面積データを読込んで、評価体系に含まれる核種のうち中性子スペクトルへの影響が無視できない核種について中性子スペクトルと反応毎の実効増倍率とを計算する。
【０１８０】
この結果、中性子スペクトルデータベース１４には、評価体系の未燃焼時の組成における核種のうち中性子スペクトルへの影響が無視できない核種についての中性子スペクトルが保存される一方、実効増倍率データベース１３には、評価体系の反応毎の実効増倍率が保存される。
【０１８１】
さらに、中性子スペクトル計算手段１２は、中性子スペクトル計算の完了通知を中性子発生数設定手段９に与える。
【０１８２】
次に、ステップＳ５において、中性子発生数設定手段９は、中性子スペクトル計算手段１２から中性子スペクトル計算の完了通知を受けると、中性子スペクトル計算手段１２に再度与える必要がある中性子発生数が計算条件データベース５に残っているか否かを判定する。すなわち、初期の燃焼ステップｔ１において中性子スペクトル計算手段１２に与えるべき中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅのうち、中性子スペクトル計算手段１２にまだ与えられていない中性子発生数が存在するか否かが判定される。
【０１８３】
計算条件データベース５には、中性子スペクトル計算手段１２に与えるべき２番目以降の中性子発生数Ｌｓ１，２、Ｌｓ１，３、…、Ｌｓ１，ｅが存在するため、再びステップ３において、中性子発生数設定手段９は、初期の燃焼ステップｔ１における２番目の中性子発生数Ｌｓ１，２を抽出して、中性子発生数データベース１０に書き込むとともに中性子スペクトル計算手段１２に中性子スペクトル計算の開始を要求する。
【０１８４】
そして、ステップ３からステップ５の動作が繰り返し実行されることにより、中性子発生数設定手段９は中性子スペクトル計算手段１２に初期の燃焼ステップにおける中性子発生数を順次与え、初期の燃焼ステップｔ１における全ての中性子発生数Ｌｓ１，２、Ｌｓ１，３、…、Ｌｓ１，ｅに対する中性子スペクトル計算が中性子スペクトル計算手段１２により実行される。この結果、中性子スペクトル計算手段１２により、全中性子発生数Ｓ１に対して中性子スペクトル計算が実行される。
【０１８５】
そして、ステップＳ５において、中性子発生数設定手段９は、中性子スペクトル計算手段１２から初期の燃焼ステップｔ１における最後の中性子発生数Ｌｓ１，ｅに対する中性子スペクトル計算の完了通知を受けると、中性子スペクトル計算手段１２に再度与える必要がある中性子発生数が計算条件データベース５に残っていないと判定し、第２の断面積計算手段１８に計算の開始を要求する。
【０１８６】
尚、中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅの全部あるいは一部が同じ値である場合には、中性子発生数と中性子スペクトル計算の回数とを中性子発生数データベース１０に書き込んで、中性子スペクトル計算手段１２に与えることにより中性子スペクトル計算を実行させてもよい。
【０１８７】
さらに、中性子スペクトル計算手段１２が複数の異なる値の中性子発生数に対して中性子スペクトルの計算を実効することができる場合には、中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅの全部あるいは一部を一度に中性子発生数データベース１０に書き込んで、中性子スペクトル計算手段１２に与えることにより中性子スペクトル計算を実行させてもよい。
【０１８８】
一方、ステップＳ６において、ヘリウム生成量計算部２９は、酸化物燃料の３体核分裂によるヘリウム生成量のデータと核分裂収率データライブラリ１６に保存されたＦＰ核種データとから核分裂収率データ改良ライブラリ３５を作成する。
【０１８９】
さらに、ステップＳ７において、第２の断面積計算手段１８は、中性子発生数設定手段９から計算の開始要求を受けると、核種群分類手段１１から中性子スペクトルへの影響が無視できるか否かの核種群情報を受けて、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲および核分裂反応以外の１群化実効断面積および中性子スペクトルに与える影響が無視できる核種群の全反応の１群化実効断面積をそれぞれ計算する。
【０１９０】
この際、第２の断面積計算手段１８は、詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積および燃焼計算用ライブラリ１２に保存された断面積等のデータを参照する。また、第２の断面積計算手段１８は、１群化実効断面積を計算する際、酸化物燃料の３体核分裂によるヘリウムの生成を考慮する場合には、核分裂収率データ改良ライブラリ３５に保存されたＦＰ核種データを参照する一方、酸化物燃料の３体核分裂によるヘリウムの生成を考慮しない場合には、核分裂収率データライブラリ１６に保存されたＦＰ核種データを参照する。
【０１９１】
そして、第２の断面積計算手段１８は、中性子スペクトルデータベース１４に保存された中性子スペクトルに基づいて詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積を１群縮約することにより、中性子スペクトル計算において考慮しなかった核種の１群化実効断面積を計算する。
【０１９２】
尚、第２の断面積計算手段１８がＩＲＥＳ．ＸＳコードにより構築される場合には、ＭＣＮＰコード等の計算コードで構成される中性子スペクトル計算手段１２で考慮されなかった核種の１群化実効断面積がＩＲＥＳ．ＸＳコードにより式（２）により計算される。
【０１９３】
この際、ＩＲＥＳ．ＸＳコードによる核種の１群化実効断面積の計算には、例えばＭＣＮＰコードにより計算されて中性子スペクトルデータベース６に保存された、０〜２０ＭｅＶの１４７群の中性子スペクトル、詳細群断面積データベース７に保存された０〜２０ＭｅＶの範囲における１４７群の全反応について無限希釈条件とした約４００核種の詳細群実効断面積、核分裂収率データライブラリ８あるいは核分裂収率データ改良ライブラリ３５に保存されたＦＰ核種データなどが用いられる。
【０１９４】
さらに、第２の断面積計算手段１８は、求めた核種の１群化実効断面積を燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与えるとともに、第１の断面積計算手段１７に計算開始の要求を与える。
【０１９５】
このため、ステップＳ８において、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は第２の断面積計算手段１８から１群化実効断面積を受けると燃焼計算用ライブラリ２３を編集し、第２の断面積計算手段１８から受けた１群化実効断面積を燃焼計算用ライブラリ２３に登録する。
【０１９６】
尚、第２の断面積計算手段１８が、ＩＲＥＳ．ＸＳコードで構築される場合には、既存燃焼計算用ライブラリ２１であるＯＲＩＧＥＮ２ライブラリに基いて作成された燃焼計算用ライブラリ２３に第２の断面積計算手段１８の計算で得られた１群化実効断面積が登録されてＩＲＥＳ．ＸＳライブラリが燃焼計算用ライブラリ１２として作成される。
【０１９７】
次に、ステップＳ９において、第１の断面積計算手段１７は、実効増倍率データベース１３に保存された評価体系の実効増倍率と中性子スペクトルデータベース１４に保存された評価体系の中性子スペクトルに基づいて、評価体系に含まれ、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲ないし核分裂反応に対する１群化実効断面積を原子核の自己遮蔽効果を考慮して求める。
【０１９８】
この際、第１の断面積計算手段１７は、第２の断面積計算手段１８の計算で得られた１群化実効断面積が燃焼計算用ライブラリ編集手段２０により登録された後の燃焼計算用ライブラリ２３を参照する。
【０１９９】
尚、第１の断面積計算手段１７の計算コードがＭＣＮＰ．ＸＳコードである場合には、例えばＭＣＮＰコードにより計算されて実効増倍率データベース５に保存された評価体系の実効増倍率と中性子スペクトルデータベース６に保存された評価体系の中性子スペクトルに基づいて、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲ないし核分裂反応に対する１群化実効断面積がＭＣＮＰ．ＸＳコードにより式（１）を用いて計算される。
【０２００】
また、第１の断面積計算手段１７は、求めた１群化実効断面積を燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与える。
【０２０１】
一方、ステップＳ１０において、断面積補正部２８は、モンテカルロ法断面積データライブラリ８に登録された断面積データに内在する誤差に基づいて燃焼計算用ライブラリ２３に保存された１群化実効断面積を補正するための補正ファクタを作成し、作成した補正ファクタを燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与える。なお、ステップＳ１０はステップＳ１１の前に必ず計算しなくても良い。
【０２０２】
このため、ステップＳ１１において、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は、まず第１の断面積計算手段１７から１群化実効断面積を受けると燃焼計算用ライブラリ２３を編集し、第２の断面積計算手段１８から受けた１群化実効断面積について燃焼計算用ライブラリ２３を編集する。
【０２０３】
次に、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は、断面積補正部２８から受けた補正ファクタを燃焼計算用ライブラリ１２に保存された断面積に乗じることにより補正する。このため、補正後の断面積等のデータが燃焼計算用として燃焼計算用ライブラリ１２に保存される。
【０２０４】
ステップＳ１２において、燃焼計算条件設定手段２４が、コンピュータの入力手段を介して受け取った燃焼計算の条件や、計算条件データベース５から燃焼計算における計算条件である燃焼ステップ巾および燃焼度を燃焼計算条件データベース２５に書き込む。
【０２０５】
また、燃焼計算条件設定手段２４は、燃焼計算条件データベース２５に燃焼計算条件が書き込まれた状態で、燃焼計算手段２６に燃焼計算を開始させる。計算条件データベース５に設定された燃焼度までの全ての燃焼ステップの燃焼計算条件が燃焼計算条件データベス２５に保存されている場合にはステップＳ１２は、ステップＳ１３の前に必ず行なわなくても良い。
【０２０６】
このため、ステップＳ１３において、燃焼計算手段２６は、燃焼計算条件設定手段２４から燃焼計算の開始要求を受けると、燃焼計算用ライブラリ２３に保存された１群化実効断面積やＦＰ収率等のデータを読込んで、燃焼チェーンを介して生ずる核種生成消滅を考慮した燃焼計算を行い、燃焼後の核種組成等の評価量を計算する。この際、燃焼計算手段２６は、燃焼計算条件を燃焼計算条件データベース２５から読込む。
【０２０７】
そして、燃焼計算手段２６は、初期の燃焼ステップにおいて評価した燃焼後の核種組成の情報（原子数密度）を核種組成データベース２７に書き込む。燃焼計算手段２６は、燃焼後の核種組成の情報を核種組成データベース２７に書き込む。
【０２０８】
次に、ステップＳ１４において、燃焼計算条件設定手段２４は、燃焼計算手段２６の燃焼計算の完了を知ると、計算条件データベース５に設定された燃焼度の燃焼計算が完了したか否かを判定する。そして、燃焼計算条件設定手段２４は、計算条件データベース５に設定された燃焼度の燃焼計算が完了したと判定した場合には、燃焼計算システム１における燃焼計算を完了させる。
【０２０９】
一方、ステップＳ１５において、燃焼計算条件設定手段２４は、計算条件データベース５に設定された燃焼度の燃焼計算が完了していない（計算条件データベース５に設定された燃焼度より燃焼計算された燃焼度が小さい）と判定した場合には、燃焼ステップを更新させるとともに、核種群分類手段１１に評価体系の燃焼後における各核種の分類の開始を要求する。
【０２１０】
このため、再びステップＳ２において、核種群分類手段１１が、核種組成データベース２７から初期の燃焼ステップにおける燃焼後の核種組成の情報を読込んで、燃焼後の評価体系に含まれる各核種の中性子スペクトルに与える影響が無視できるか否かを判定する。
【０２１１】
そして、同様な手順で各燃焼ステップにおける燃焼計算が順次繰返されて、最後の燃焼ステップにおける燃焼計算が完了すると、最終的な評価体系の評価量を得ることができる。
【０２１２】
尚、第２燃焼ステップ以降の燃焼ステップにおいて、中性子発生数（Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅ）、（Ｌｓ２，１、Ｌｓ２，２、…、Ｌｓ２，ｅ）、…、（Ｌｓｅ，１、Ｌｓｅ，２、…、Ｌｓｅ，ｅ）が同値の場合には、中性子発生数設定手段は、中性子発生数を改めて設定せずに、中性子スペクトル計算手段１２に中性子スペクトル計算の開始を要求するのみとしてもよい。
【０２１３】
燃焼計算システム１では、燃焼計算に用いられる燃焼による核種の生成や消滅を考慮して断面積がより精度よく計算される。このため、燃焼計算システム１を用いれば、評価体系の燃焼あるいは中性子照射による核種組成の変化を精度よく計算することができる。
【０２１４】
一方、燃焼計算システム１では、影響中性子スペクトルへの影響が無視できる核種については、中性子スペクトル計算が実行されないため、計算時間の増加を抑制することができる。
【０２１５】
次に、図１に示す燃焼計算システム１を用いて予測子−修正子法により評価量を計算する際の、燃焼ステップの手順について説明する。
【０２１６】
図４は、図１に示す燃焼計算システムにより予測子−修正子法で評価体系の燃焼計算を実行する際の情報の流れを示すフローチャートであり、各図中Ｓに数字を付した符号は各フローチャートの各ステップを示す。
【０２１７】
尚、図４において、図３と同様なステップには同符号を付してあり、各ステップにおいて図３と同様な部分については説明を省略する。
【０２１８】
まず、ステップＳ１において、図４と同様に初期の計算条件である燃焼ステップ巾Δｔおよび燃焼度等の計算条件、全中性子発生数、評価体系の幾何形状データ並びに評価体系の未燃焼時（初期状態）の核種組成としての原子数密度Ｎ１が設定される。このため、計算条件データベース５には中性子発生数、燃焼ステップ巾および燃焼度が、評価体系の幾何学形状データベース６には評価体系の幾何形状データが、入力核種組成データベース７には評価体系の未燃焼時（初期状態）の核種組成の情報が原子数密度Ｎ１としてそれぞれ保存される。
【０２１９】
次にステップＳ２において、核種群分類手段１１が入力核種組成データベース７から評価体系の未燃焼時（初期状態）の核種組成の情報を読込んで、未燃焼時（初期状態）の評価体系に含まれる各核種の中性子スペクトルに与える影響が無視できるか否かが判定される。そして、核種群分類手段１１は、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群についての情報を中性子スペクトル計算手段１２に与える一方、中性子スペクトルへの影響が無視できるか否かの核種群の情報を第２の断面積計算手段１８に与える。
【０２２０】
そして、図３と同様にステップ３からステップ５までの手順が順次実行され、ステップ４において中性子スペクトル計算手段１２により予測ステップにおける中性子スペクトルが計算される。この結果、中性子スペクトル計算手段１２により予測ステップにおける中性子束φ１が得られる。
【０２２１】
次に、ステップＳ７において第２の断面積計算手段１８が、中性子スペクトル計算において考慮しなかった核種の予測ステップにおける１群化実効断面積σ１を計算する。第２の断面積計算手段１８は、予測ステップにおける１群化実効断面積σ１を燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与える。
【０２２２】
さらに、ステップＳ８において、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は第２の断面積計算手段１８から予測ステップにおける１群化実効断面積σ１を受けると燃焼計算用ライブラリ２３を編集し、編集された燃焼計算用ライブラリを一時格納データベース２２に書き込む。
【０２２３】
次に、ステップＳ９で、第１の断面積計算手段１７が、予測ステップにおいて中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲ないし核分裂反応に対する１群化実効断面積σ１を計算する。第１の断面積計算手段１７は、予測ステップにおける１群化実効断面積σ１を燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与える。
【０２２４】
また、ステップＳ１０では、断面積補正部２８が燃焼計算用ライブラリ２３に保存された１群化実効断面積を補正するための補正ファクタを作成し、作成した補正ファクタを燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与える。なお、ステップＳ１０はステップＳ１１の前に必ず計算しなくても良い。
【０２２５】
さらに、ステップＳ１１において、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は第１の断面積計算手段１７から予測ステップにおける１群化実効断面積σ１を受けると燃焼計算用ライブラリ２３を編集し、予測ステップにおける１群化実効断面積σ１を燃焼計算用ライブラリ２３および一時格納データベース２２に書き込む。
【０２２６】
また、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は、燃焼計算用ライブラリ２３および一時格納データベース２２に保存された１群化実効断面積σ１に断面積補正部２８から受けた補正ファクタを乗じることにより補正する。この結果、予測ステップにおける１群化実効断面積σ１が補正されて燃焼計算用ライブラリ２３に保存されるのみならず、一時格納データベース２２に保存される。
【０２２７】
ステップＳ１３において、燃焼計算手段２６は、燃焼計算条件設定手段２４から燃焼計算の開始要求を受けると、燃焼計算用ライブラリ２３に保存されたデータを読込んで、予測ステップにおける燃焼計算を行い、燃焼後の核種組成として原子数密度Ｎ２’を求める。
【０２２８】
そして、燃焼計算手段２６により求められた燃焼後の原子数密度Ｎ２’は、核種組成データベース２７に書き込まれて保存される。
【０２２９】
次に、ステップ２０において、核種群分類手段１１は、核種組成データベース２７に書き込まれた原子数密度Ｎ２’を読込んで燃焼後の核種を分類し、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群についての情報を中性子スペクトル計算手段１２に与える一方、中性子スペクトルへの影響が無視できるか否かの核種群の情報を第２の断面積計算手段１８に与える。
【０２３０】
このため、ステップ３からステップ５の手順が順次繰返されて、ステップ４においてＭＣＮＰコード等の計算コードで構築された中性子スペクトル計算手段１２により修正ステップにおける中性子スペクトルが計算される。この結果、中性子スペクトル計算手段１２により修正ステップにおける中性子束φ２が得られる。
【０２３１】
次に、ステップＳ７において第２の断面積計算手段１８が、中性子スペクトル計算において考慮しなかった核種の修正ステップにおける１群化実効断面積σ２を計算する。第２の断面積計算手段１８は、修正ステップにおける１群化実効断面積σ２を燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与える。
【０２３２】
さらに、ステップＳ２１において、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は第２の断面積計算手段１８から修正ステップにおける１群化実効断面積σ２を受けとり燃焼計算用ライブラリ２３を編集する。
【０２３３】
次に、ステップＳ９で、第１の断面積計算手段１７が、修正ステップにおいて中性子スペクトルへの影響が無視できない核種群の中性子吸収、中性子捕獲ないし核分裂反応に対する１群化実効断面積σ２を計算する。第１の断面積計算手段１７は、修正ステップにおける１群化実効断面積σ２を燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与える。
【０２３４】
さらに、ステップＳ２２において、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は第１の断面積計算手段１７から修正ステップにおける１群化実効断面積σ２を受けとり燃焼計算用ライブラリ２３を編集する。さらに燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は、一時格納データベース２２に保存された予測ステップにおける１群化実効断面積σ１と燃焼計算用ライブラリ２３に保存された修正ステップにおける１群化実効断面積σ２を読込んで、予測ステップにおける１群化実効断面積σ１および修正ステップにおける１群化実効断面積σ２の平均（σ１＋σ２）/２を求める。そして、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は、（σ１＋σ２）/２を１群化実効断面積として燃焼計算用ライブラリ２３に書き込む。
【０２３５】
次に、ステップＳ１３において、燃焼計算手段２６は、燃焼計算条件設定手段２４から燃焼計算の開始要求を受けると、燃焼計算用ライブラリ２３に保存された１群化実効断面積（σ１＋σ２）/２やＦＰ収率等のデータを読込んで、修正ステップにおける燃焼計算を行い、燃焼後の核種組成として原子数密度Ｎ２を求める。この際、燃焼計算手段２６の燃焼計算には、初期の原子数密度Ｎ１が用いられる。
【０２３６】
そして、燃焼計算手段２６は、修正ステップにおける燃焼後の原子数密度Ｎ２を核種組成の情報として核種組成データベース２７に書き込む。さらに、燃焼計算手段２６は、燃焼計算の完了通知を燃焼計算条件設定手段２４に与える。
【０２３７】
次に、ステップＳ１４において、燃焼計算条件設定手段２４は、燃焼計算手段２６から燃焼計算の完了通知を受けると、次の燃焼ステップが存在するか否か、すなわち全ての燃焼ステップにおける燃焼計算が完了したか否かを判定する。そして、燃焼計算条件設定手段２４は、全ての燃焼ステップにおける燃焼計算が完了したと判定した場合には、燃焼計算システム１における燃焼計算を完了させる。
【０２３８】
一方、ステップＳ１５において、燃焼計算条件設定手段２４は、全ての燃焼ステップにおける燃焼計算が完了していないと判定した場合には、燃焼ステップを更新させるとともに、核種群分類手段１１に評価体系の燃焼後における各核種の分類の開始を要求する。
【０２３９】
このため、再びステップＳ２において、核種群分類手段１１が、核種組成データベース２７から初期の燃焼ステップのうち修正ステップにおける燃焼後の原子数密度Ｎ２を核種組成の情報として読込んで、燃焼後の評価体系に含まれる各核種の中性子スペクトルに与える影響が無視できるか否かを判定する。
【０２４０】
そして、同様な手順で予測ステップと修正ステップで構成される各燃焼ステップにおおいて燃焼計算が順次繰返されて、最後の燃焼ステップにおける燃焼計算が完了すると、最終的な評価体系の評価量を得ることができる。
【０２４１】
尚、燃焼計算が初期の燃焼ステップでない場合には、燃焼計算条件設定手段２４は、原子数密度を核種組成データベース２７から読込んで計算条件として設定する。
【０２４２】
次に、燃焼計算システム１を用いて予測子−修正子法により評価量を計算した場合の精度について検討する。
【０２４３】
燃焼計算システム１では、種々の形状の評価体系の所要の評価量を計算することが可能である一方、設計コードを用いたシステムで計算することができる評価量は、特定の形状の評価体系についての特定の評価量に限定される。しかし、設計コードの計算精度は特定の形状の評価体系に対しては比較的高精度であることが従来確認されているため、設計コードで計算可能な評価体系と評価量について、燃焼計算システム１と設計コードを用いたシステムとでそれぞれ計算して比較することにより燃焼計算システム１の計算精度を検討することができる。
【０２４４】
設計コードの計算精度は可燃性毒物入り燃料であるガドリニウム（Ｇｄ）燃料が装荷されたＢＷＲ（Ｂｏｉｌｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ；沸騰水型原子炉）用の燃焼集合体の無限増倍率を計算する場合には、高精度であることが確認されている。
【０２４５】
そこで、評価体系をＢＷＲ用の燃焼集合体、評価量を無限増倍率として燃焼計算システム１と設計コードを用いたシステムとでそれぞれ計算して比較した。
【０２４６】
図５は、燃焼計算システム１により予測子−修正子法による燃焼計算で得られた無限増倍率の燃焼度変化と、従来のステップワイズ法による燃焼計算で得られた無限増倍率の燃焼度変化とを設計コードによる計算値を基準として比較した図である。
【０２４７】
図５において縦軸は無限増倍率を示し、横軸は燃焼度を示す。図５中の●印は、燃焼計算システム１により予測子−修正子法による燃焼計算で得られた無限増倍率の計算値であり、◇印は、燃焼計算システム１によりステップワイズ法による燃焼計算で得られた無限増倍率の計算値である。
【０２４８】
また、図５中の実線は、ＢＷＲ用の燃焼集合体の無限増倍率を計算する場合には、高精度であることが確認されている設計コードを用いて精度が確認されている条件について計算することにより得られた無限増倍率の計算値曲線Ｄ４である。
【０２４９】
図５によれば、Ｇｄ燃料に含まれる強い吸収同位体であるＧｄ１５５およびＧｄ１５７が放射平衡となる燃焼度１０（Ｇｗｄ／Ｍｔ）程度以下の燃焼度において、予測子−修正子法による燃焼計算で得られた無限増倍率とステップワイズ法による燃焼計算で得られた無限増倍率との間には差が生じる一方、燃焼度１０（Ｇｗｄ／Ｍｔ）程度以上の燃焼度では、予測子−修正子法により得られた無限増倍率とステップワイズ法により得られた無限増倍率との差が十分に小さく同等の値となることが分かる。
【０２５０】
さらに、燃焼度１０（Ｇｗｄ／Ｍｔ）程度以上の燃焼度では、予測子−修正子法およびステップワイズ法によりそれぞれ得られた無限増倍率は、双方とも設計コードを用いて得られた無限増倍率の計算値曲線とおおよそ一致することが分かる。
【０２５１】
しかし、燃焼度１０（Ｇｗｄ／Ｍｔ）程度以下の燃焼度では、ステップワイズ法により得られた無限増倍率と設計コードにより得られた無限増倍率の計算値曲線との間には大きな差が生じる一方、予測子−修正子法により得られた無限増倍率と設計コードにより得られた無限増倍率の計算値曲線との間の差は、比較的小さく抑えられることが分かる。
【０２５２】
このため、ステップワイズ法よりも予測子−修正子法により燃焼ステップを進行させて燃焼計算することにより無限増倍率等の評価量を計算する方が、より精度を向上できることが分かる。すなわち、燃焼計算システム１を用いて予測子−修正子法により燃焼計算すれば、ＢＷＲ用の燃焼集合体の無限増倍率のみならず、従来の設計コードでは計算できない種々の形状の評価体系の所要の評価量を設計コードの精度と同等の精度で計算できるということが分かる。
【０２５３】
次に、核種群分類手段１１により評価体系に含まれる核種を中性子スペクトルへの影響が無視できない核種と中性子スペクトルへの影響が無視できる核種とに区分する際の手順について説明する。
【０２５４】
図６は、図１に示す核種群分類手段１１により評価体系に含まれる核種を中性子スペクトルへの影響が無視できない核種と中性子スペクトルへの影響が無視できる核種とに区分するステップＳ２の詳細手順の一例を示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【０２５５】
尚、図６において、情報の処理内容を矩形枠で示し、入力されるデータを曲線枠で示す。
【０２５６】
まずステップＳ３０において、評価体系の一例としての原子燃料が複数の燃焼領域に分割され、各燃焼領域のｉｎｄｅｘがｉとして定義される。この際、ｉに０が代入されてｉが初期化される。
【０２５７】
そして、ステップＳ３１において、まず１番目の燃焼領域＃１が指定され、ｉにｉ＋１が代入される。
【０２５８】
次に、ステップＳ３２において、原子燃料に含まれる核種のｉｎｄｅｘがｊとして定義される。この際、ｊに０が代入されてｊが初期化される。
【０２５９】
そして、ステップＳ３３において、まず１番目の核種＃１が指定され、ｊにｊ＋１が代入される。
【０２６０】
次に、ステップＳ３４において、燃焼領域＃１における核種＃１の吸収率ａ（１，１）が計算されて評価される。核種＃１の吸収率ａ（１，１）は、燃焼計算で用いられた燃焼領域＃１における核種＃１の１群化された１群化吸収実効断面積σ（１、１）、燃焼計算で得られた核種組成濃度Ｎ（１，１）並びに燃焼領域＃１における１群化中性子束分布Φ（１）を積算することにより計算される。
【０２６１】
さらに、ステップＳ３５において、他の核種のｉｎｄｅｘが存在するか否かが判断される。すなわち、ｊの値が核種のｉｎｄｅｘの上限であるｊｍａｘと比較され、ｊの値がｊｍａｘよりも小さければ再びｊにｊ＋１が代入される。このため、同様な計算が順次繰り返され、燃焼領域＃１における各核種＃ｊについての吸収率ａ（１，ｊ）が順次計算される。
【０２６２】
この際、各核種＃ｊについての吸収率ａ（１，ｊ）は加算されてＡに代入される。
【０２６３】
次に、ステップＳ３６において、ｊの値が核種のｉｎｄｅｘの上限であるｊｍａｘと比較され、ｊの値がｊｍａｘよりも大きいと判定された場合には、燃焼領域＃１における各核種＃ｊについての吸収率ａ（１，ｊ）が降順に並べ替えられる。
【０２６４】
さらに、ステップＳ３７において、並べ替えられた吸収率ａ（１，ｊ）に対応する核種のｉｎｄｅｘがｊｊとして降順に定義される。この際、ｊｊに０が代入されてｊｊが初期化される。
【０２６５】
そして、ステップＳ３８において、まず１番大きい、すなわちｊｊ＝１の核種＃ｊの吸収率ａ（１，ｊ）が指定され、ｊｊにｊｊ＋１が代入される。
【０２６６】
次に、ステップＳ３９において、Ａ’に１番大きい吸収率ａ（１，ｊ）が代入される。
【０２６７】
さらに、ステップＳ４０において、（１−Ａ’／Ａ）の値が予め設定された判定因子εよりも小さいか否かが判定される。すなわち、１番大きい吸収率ａ（１，ｊ）であるＡ’が全ての吸収率ａ（１，ｊ）の加算値Ａに十分に等くなる程大きく、全ての吸収率ａ（１，ｊ）の加算値Ａに対するＡ’の比が十分に１に近似できるか否かが判定される。
【０２６８】
尚、判定因子εの値は、例えば０．００１に設定される。
【０２６９】
そして、ステップＳ４１において、判定の結果、（１−Ａ’／Ａ）の値が判定因子εよりも小さくなく、吸収率ａ（１，ｊ）の加算値ＡにＡ’が十分に等いとみなせる程大きくないと判断された場合には、１番大きい吸収率ａ（１，ｊ）の核種＃ｊが中性子スペクトルへの影響が無視できない核種とされる。
【０２７０】
そして、再びステップＳ３８において、ｊｊにｊｊ＋１が代入されて２番目に大きい吸収率ａ（１，ｊ）がＡ’に加算され、同様に判定因子εと比較される。
【０２７１】
さらに（１−Ａ’／Ａ）の値が判定因子εよりも小さいと判定されるまで、ｊｊの値が順次増加せしめられ、１番目からｊｊ番目までの核種＃ｊが燃焼領域＃１において中性子スペクトルへの影響が無視でない核種とされる。
【０２７２】
一方、ステップＳ４２において、（１−Ａ’／Ａ）の値が判定因子εよりも小さいと判定されると、他の燃焼領域のｉｎｄｅｘが存在するか否かが判断される。すなわち、ｉの値が燃焼領域のｉｎｄｅｘの上限であるｉｍａｘと比較され、ｉの値がｉｍａｘよりも小さければ再びｉにｉ＋１が代入される。
【０２７３】
この結果、式（７−１）により燃焼領域＃ｉにおける吸収率ａ（ｉ，ｊ）が同様の手順で順次計算され、式（７−２）および式（７−３）により各燃焼領域＃ｉにおけるＡおよびＡ’の値を評価することにより、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種がそれぞれ選別される。尚、Ａは式（７−２）より、燃焼領域＃ｉにおける核種＃ｊについての吸収率ａ（ｉ，ｊ）を積算した値となる。
【０２７４】
［数７］
ａ（ｉ，ｊ）＝σ（ｉ，ｊ）Ｎ（ｉ，ｊ）Φ（ｉ）    …（７−１）
Ａ＝Ａ＋ａ（ｉ，ｊ）                              …（７−２）
Ａ’＝Ａ’＋ａ（ｉ，ｊ）ｊｊ                        …（７−３）
そして、ｉの値が燃焼領域のｉｎｄｅｘの上限であるｉｍａｘと比較され、ｉの値がｉｍａｘよりも小さくないと判定されると、中性子スペクトルへの影響が無視できない核種の判定処理が終了する。
【０２７５】
次に、計算条件設定手段２により設定される中性子スペクトル計算の中性子発生数の決定方法について説明する。
【０２７６】
計算条件設定手段２により設定される各燃焼ステップｔ１、ｔ２、…、ｔｅにおける全中性子発生数Ｓ１、Ｓ２…、Ｓｅは、燃焼計算により求める評価量の要求精度に基づいて決定することができる。燃焼計算により求める評価量が実効増倍率である場合には、評価体系全体の実行増倍率をＫ、Ｋの統計誤差をΔＫとして、実効増倍率Ｋの統計精度ΔＫ／Ｋよりも大きい値となるような判定因子εＫを要求精度とすることができる。
【０２７７】
一般に、モンテカルロ計算で軽水炉燃料を対象に実効増倍率Ｋを求める場合に必要な全中性子発生数Ｓと要求精度として設定された判定因子εＫとの間には、経験的に式（８）の関係が成立することが知られる。
【０２７８】
［数８］
Ｓ≒５０００／εＫ２      ……（８）
尚、式（８）において、εＫはモンテカルロ計算で得られる実効増倍率Ｋに要求される統計精度ΔＫ／Ｋ（単位％ΔＫ）である。
【０２７９】
このため、実効増倍率Ｋが評価対象である場合には、式（８）により中性子発生数Ｓを設定することができる。例えば、式（８）によれば、実効増倍率Ｋの統計誤差ΔＫ／Ｋを０．１％ΔＫ以下にしたい場合に必要な全中性子発生数Ｓは５０万個であることが分かる。
【０２８０】
一方、燃焼計算により求める評価量が所定の燃焼度の核種組成、放射化量、燃焼領域の全吸収率等のように実効増倍率以外の評価量である場合には、評価量をＡ、評価量Ａの統計誤差をΔＡとして、評価量Ａの統計精度ΔＡ／Ａよりも大きい値となるような判定因子εＡを要求精度とすることができる。
【０２８１】
実効増倍率以外の評価量を要求精度を満足するように求めるためには、まず、実効増倍率Ｋに要求される統計精度ΔＫ／Ｋ（単位％ΔＫ）を対象となる評価量Ａの要求精度εＡに換算する。そして、評価対象が実効増倍率以外の評価量である場合には、経験式（９）により全中性子発生数Ｓを設定することができる。
【０２８２】
［数９］
Ｓ≒５００／εＡ２      ……（９）
式（９）によれば、例えば、評価量に対する要求精度に換算した実効増倍率Ｋの統計精度ΔＫ／Ｋを０．１％ΔＫ以下にしたい場合に必要な全中性子発生数Ｓは５万個であることが分かる。
【０２８３】
次に、経験式（８）および（９）の妥当性について検討する。
【０２８４】
図７は、全中性子発生数Ｓを変えた場合における、燃焼度に対する実効増倍率の統計精度を比較した図である。
【０２８５】
図７において縦軸は実効増倍率の統計精度ΔＫ／Ｋ（％ΔＫ）を示し、横軸は燃焼度（ＧＷｄ／ｔ）を示す。また、図７中○印は、全ての燃焼ステップｔ１、ｔ２、…、ｔｅにおける全中性子発生数Ｓ１、Ｓ２…、Ｓｅを５万とした場合における各燃焼度の統計精度ΔＫ／Ｋであり、●印は、最後の燃焼ステップｔｅを除く燃焼ステップｔ１、ｔ２、…、ｔｅ−１において全中性子発生数Ｓ１、Ｓ２…、Ｓｅ−１を５万として燃焼計算した後、最後の燃焼ステップｔｅの全中性子発生数Ｓeを５０万として燃焼計算した場合における実効増倍率の統計精度ΔＫ／Ｋである。
【０２８６】
尚、実効増倍率の統計精度ΔＫ／Ｋは、全中性子発生数Ｓを５０万としてモンテカルロ法により設計コードで参照用に計算して得られた実効増倍率Ｋとの比較により求められる。すなわち、設計コードで参照用に計算して得られた実効増倍率Ｋと各燃焼度における実効増倍率との差ΔＫが求められ、求められた実効増倍率の差ΔＫの、設計コードの参照用の計算で得られた実効増倍率Ｋに対する比が統計精度ΔＫ／Ｋとされる。
【０２８７】
図７によれば、全中性子発生数Ｓを５万とした場合における各燃焼度の統計精度ΔＫ／Ｋは、±０．６の範囲に分布しており、要求精度が０．１％ΔＫの場合には、要求精度を満たさないことが分かる。
【０２８８】
しかし、全中性子発生数Ｓを５万として燃焼計算した後、最後の燃焼ステップｔeの全中性子発生数Ｓeを５０万として燃焼計算した場合における実効増倍率の統計精度ΔＫ／Ｋは、０．０１４％ΔＫ程度であり、要求精度０．１％ΔＫを満足することが分かる。
【０２８９】
すなわち、最後の燃焼ステップｔeの核種組成と組成データに基づいて実効増倍率を評価する場合には、最後の燃焼ステップｔeの全中性子発生数Ｓｅが５０万であれば、燃焼ステップ進行中における各燃焼ステップｔ１、ｔ２、…、ｔｅ−１の全中性子発生数Ｓ１、Ｓ２…、Ｓｅ−１の値を、５０万の１０分の１である５万としても実効増倍率の統計精度ΔＫ／Ｋは、０．０１４％ΔＫ程度となって要求精度０．１％ΔＫを満足することが分かる。
【０２９０】
これは、実効増倍率以外の核種組成や放射化量等の評価量は、燃焼中の全反応数に依存して決まる量であるため、核種組成や放射化量等の評価量を計算するために必要な全中性子発生数Ｓは、各燃焼度点における実効増倍率に依存して決まる実効増倍率の全中性子発生数Ｓよりも、１桁程度小さくしてもほぼ同等の統計精度ΔＫ／Ｋが得られることを示している。
【０２９１】
このため、実効増倍率を求める場合には、最終の燃焼ステップｔeにおける全中性子発生数Ｓｅを式（８）に基いて設定すれば、その他の燃焼ステップｔ１、ｔ２、…、ｔｅ−１における全中性子発生Ｓ１、Ｓ２…、Ｓｅ−１は式（９）に基いて設定してもよいということが分かる。
【０２９２】
さらに、各燃焼ステップｔ１、ｔ２、…、ｔｅにおいて、このように決定された全中性子発生数Ｓ１、Ｓ２…、Ｓｅは、さらにそれぞれ任意数の中性子発生数（Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅ）、（Ｌｓ２，１、Ｌｓ２，２、…、Ｌｓ２，ｅ）、…、（Ｌｓｅ，１、Ｌｓｅ，２、…、Ｌｓｅ，ｅ）に分割することができる。また、燃焼ステップを進行させずに、単一の燃焼ステップｔ１のみについて燃焼計算する場合にも、全中性子発生数Ｓ１を任意数の中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅに分割して複数回の中性子スペクトル計算を繰返して統計精度を維持することができる。
【０２９３】
尚、各燃焼ステップｔ１、ｔ２、…、ｔｅにおける中性子発生数（Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅ）、（Ｌｓ２，１、Ｌｓ２，２、…、Ｌｓ２，ｅ）、…、（Ｌｓｅ，１、Ｌｓｅ，２、…、Ｌｓｅ，ｅ）の決定方法はそれぞれ同様であるため、中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅの決定方法のみについて説明する。
【０２９４】
中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅが全て同値である場合には、バッチ数Ｎすなわち、全中性子発生数Ｓを分割して計算する回数が設定される。例えば、全中性子発生数Ｓが５０万個でバッチ数Ｎが５０の場合、中性子発生数を１万とした計算が５０回繰返される。
【０２９５】
ここで、ある燃焼度点あるいは未燃焼点における評価量を求める場合には、評価量Ｘの要求精度が高精度となり、全中性子発生数Ｓが大きくなる場合がある。例えば、臨界実験で測定される特定の燃料や構造材等の着目領域の反応度価値がモンテカルロ法による評価量Ｘである場合には、全中性子発生数Ｓが４０００万程度となる場合がある。
【０２９６】
全中性子発生数Ｓが大きくなる場合には、従来の手法では、バッチ数Ｎを設定して、各バッチにおいて一定の中性子発生数Ｌｓ１，１＝Ｌｓ１，２＝…＝Ｌｓ１，ｅとしたモンテカルロ計算をＮ回繰返すことにより評価量Ｘが求められる。例えば、全中性子発生数Ｓが４０００万の場合には、バッチ数Ｎを１０００として、各バッチにおいて中性子発生数Ｌｓ１，１＝Ｌｓ１，２＝…＝Ｌｓ１，ｅを４万とした計算が１０００回繰返される。
【０２９７】
しかし、各バッチにおいてモンテカルロ法で得られる評価量Ｘの統計誤差ΔＸは、各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅの２乗の逆数に比例して減少することが知られる。そこで、評価量Ｘをより効果的に評価するために、各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅを一定とせずに徐々に増加させる方法により評価量Ｘを計算することができる。
【０２９８】
すなわち、各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅを徐々に増加させることにより、各バッチにおける評価量Ｘの統計誤差ΔＸは、中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅの増加に伴って徐々に減少するため、評価量Ｘをより適切に求めることができる。
【０２９９】
そのために、中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅを段階的に変化させ、中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅの変化の回数をサブバッチ数ｎとして設定する。
【０３００】
さらに、各サブバッチで発生するバッチ数Ｎがサブバッチ数ｎの関数Ｎ（ｎ）として設定される。
【０３０１】
サブバッチ数ｎとバッチ数Ｎ（ｎ）の設定方法としては、例えば、各サブバッチにおけるバッチ数Ｎ（ｎ）と中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅの積が一定となるように、すなわち一定の中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅごとにバッチ数Ｎ（ｎ）を段階的に減少させる一方、各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅを段階的に増加させて設定する方法が挙げられる。
【０３０２】
例えば、全中性子発生数Ｓが４０００万の場合には、サブバッチ数ｎが１０に設定されて中性子発生数４００万ごとにバッチ数Ｎの値が減少せしめられる。さらに、各バッチ数は、例えばＮ（１）＝１００、Ｎ（２）＝７０、Ｎ（３）＝６０、Ｎ（４）＝５０、Ｎ（５）＝４５，Ｎ（６）＝４０、Ｎ（７）＝３８、Ｎ（８）＝３５、Ｎ（９）＝３３、Ｎ（１０）＝３２として設定される。
【０３０３】
このため、各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅは、バッチ数がＮ（１）＝１００のとき４００００、Ｎ（２）＝７０のとき５７１４３、Ｎ（３）＝６０のとき６６６６７、Ｎ（４）＝５０のとき８００００、Ｎ（５）＝４５のとき８８８８９，Ｎ（６）＝４０のとき１００００、Ｎ（７）＝３８のとき１０５２６３、Ｎ（８）＝３５のとき１１４２８６、Ｎ（９）＝３３のとき１２１２１２、Ｎ（１０）＝３２のとき１２５０００として段階的に増加するように設定される。
【０３０４】
図８は、図１に示す中性子発生数設定手段９により設定される各バッチの中性子発生数を一定とした場合と段階的に増加させた場合の各バッチにおける評価量の一例である反応度価値をそれぞれ比較した図である。
【０３０５】
図８において縦軸は反応度価値を示し、横軸は各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅの累計を示す。また、図８中●印は、各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅを段階的に増加させてモンテカルロ計算した場合の反応度価値を、○印は、各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅを一定としてモンテカルロ計算した場合の反応度価値を×印は、反応度価値の測定値をそれぞれ示す。
【０３０６】
尚、図８中の○印、●印、×印と交わる線分は、一定幅の誤差を伴って得られた実際の反応度価値の計算値あるいは測定値であり、線分で示される実際の計算値あるいは測定値の中央値を比較のための反応度価値とした。
【０３０７】
図８によれば、従来の手法で各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅを一定としてモンテカルロ計算した場合の反応度価値は、中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅの累積数の増加とは無関係に、測定値に対する誤差にバラツキを伴うことが分かる。
【０３０８】
一方、各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅを段階的に増加させてモンテカルロ計算した場合の反応度価値は、中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅの累積数の増加とともに測定値に対する誤差が減少し、次第に測定値により近い値となることが分かる。
【０３０９】
このため、各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅを一定として反応度価値をモンテカルロ計算するよりも、各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅを段階的に増加させて反応度価値をモンテカルロ計算したほうが、全中性子発生数Ｓが一定であれば要求精度を向上させることができるということが分かる。
【０３１０】
換言すれば、ある一定の要求精度で反応度価値を計算する場合、各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅを一定とするよりも、各バッチにおける中性子発生数Ｌｓ１，１、Ｌｓ１，２、…、Ｌｓ１，ｅを段階的に増加させたほうが、より少ない全中性子発生数Ｓで反応度価値を計算することができるため、計算速度を向上させることができる。
【０３１１】
次に、核分裂収率計算手段１９により、中性子エネルギのエネルギ平均の核分裂収率を計算する際の手順について説明する。
【０３１２】
図９は、図１に示す燃焼計算システム１により核分裂収率計算手段１９で中性子エネルギのエネルギ平均の核分裂収率を計算するとともに、ステップワイズ法で評価体系の燃焼計算を実行する際の情報の流れを示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【０３１３】
尚、図９において、図３と同様なステップには同符号を付してあり、分裂収率計算手段１９で中性子エネルギのエネルギ平均の核分裂収率を計算するステップ以外のステップについては説明を省略する。
【０３１４】
図９のステップＳ７において、第２の断面積計算手段１８は計算して得られた１群化実効断面積を核分裂収率計算手段１９に与える一方、ステップＳ９において、第１の断面積計算手段１７は計算して得られた１群化実効断面積を核分裂収率計算手段１９に与える。
【０３１５】
そして、ステップＳ５０において、核分裂収率計算手段１９は、第１の断面積計算手段１７および第２の断面積計算手段１８から受けた１群化実効断面積および中性子スペクトルデータベース１４から読込んだ中性子スペクトルに基いてＦＰ核種のエネルギ平均の１群化ＦＰ収率を計算する。
【０３１６】
すなわち、ＣＹＩコード等の計算コードで構築されるエネルギ依存核分裂収率計算手段２９により、燃焼領域に含まれる核分裂性核種＃ｎの核分裂反応により生成されるＦＰ核種ｉのエネルギ群＃ｇの中性子エネルギＥにおける核分裂収率Ｙｉ（ｎ、Ｅ）が順次計算されて求められる。
【０３１７】
このとき、エネルギ依存核分裂収率計算手段２９は、中性子エネルギＥのエネルギ群ｇの構造を、詳細群断面積データベース１５に保存されたＦＰ収率のエネルギ群構造を参照することにより取得する。
【０３１８】
次に、エネルギ平均核分裂収率計算手段３７は、中性子エネルギＥにおける核分裂収率Ｙｉ（ｎ、Ｅ）、中性子スペクトルから得られた中性子エネルギＥにおける中性子束Φ（Ｅ）および中性子エネルギＥにおける核分裂性核種ｎの核分裂実効断面積σｆｎ（Ｅ）を用いて（４）式により核分裂性核種ｎの核分裂により生成されたＦＰ核種ｉの１群ＦＰ収率Ｙｉ（ｎ）を中性子エネルギＥのエネルギ平均で求める。
【０３１９】
ここで、エネルギ平均核分裂収率計算手段３７は、ＦＰ核種ｉのエネルギ平均の１群ＦＰ収率Ｙｉ（ｎ）の計算に用いられる中性子スペクトルとして、中性子スペクトルデータベース１４に保存された中性子スペクトルを用いる。
【０３２０】
また、エネルギ平均核分裂収率計算手段３７は、ＦＰ核種ｉのエネルギ平均の１群ＦＰ収率Ｙｉ（ｎ）の計算に用いられる核分裂性核種ｎの核分裂実効断面積σｆｎ（Ｅ）として、第１の断面積計算手段１７あるいは第２の断面積計算手段１８から受けた１群化核分裂実効断面積を用いる。
【０３２１】
すなわち、エネルギ平均核分裂収率計算手段３７は、核種群分類手段１１により中性子スペクトルへの影響が無視できると判定された核分裂性核種ｎの核分裂実効断面積σｆｎ（Ｅ）として、第２の断面積計算手段１８により計算された１群化核分裂実効断面積を用いる一方、核種群分類手段１１により中性子スペクトルへの影響が無視できないと判定された核分裂性核種ｎの核分裂実効断面積σｆｎ（Ｅ）として、第１の断面積計算手段１７による計算で得られた１群化核分裂実効断面積を用いる。
【０３２２】
さらに、エネルギ平均核分裂収率計算手段３７は、計算して得られたＦＰ核種ｉのエネルギ平均の１群化ＦＰ収率Ｙｉ（ｎ）を燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与える。
【０３２３】
このため、ステップＳ１１において、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は、燃焼計算用ライブラリ２３をＦＰ核種ｉのエネルギ平均の１群化ＦＰ収率Ｙｉ（ｎ）により編集する。この結果、燃焼計算手段２６による燃焼計算の際、ＦＰ核種ｉのエネルギ平均の１群化ＦＰ収率Ｙｉ（ｎ）を用いることができるようになる。
【０３２４】
次に、断面積補正部２８により、モンテカルロ法断面積データライブラリ８に登録された断面積データに内在する誤差に基づいて燃焼計算用の１群化実効断面積を補正するために補正ファクタを計算する際の手順の詳細について説明する。
【０３２５】
図１０は、図３に示す燃焼計算システム１のフローチャートにおいて、断面積補正部２８により補正ファクタを計算する際の詳細な情報の流れを示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【０３２６】
尚、図１０において、図３と同様なステップには同符号を付してあり、ステップＳ１０とその近傍のステップのみについて図示するとともに説明する。
【０３２７】
まず、ステップＳ６０において、断面積補正部２８の決定論手法スペクトル計算手段３１は、詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積を読込んで、予め設定された評価対象模擬体系に対して決定論手法により中性子スペクトル計算を行って、式（５−１）により１群化実効断面積を計算する。
【０３２８】
すなわち、決定論手法スペクトル計算手段３１は、評価対象模擬体系に対してモンテカルロ法断面積データライブラリ８に登録された断面積データに内在する誤差を考慮せずに１群化実効断面積を計算する。さらに、決定論手法スペクトル計算手段３１は、モンテカルロ法断面積データライブラリ８に登録された断面積データに内在する誤差を考慮せずに計算して得られた１群化実効断面積を補正ファクタ作成手段３２に与える。
【０３２９】
次に、ステップＳ６１において、断面積補正部２８の決定論手法スペクトル計算手段３１は、詳細群断面積データベース１５に保存された詳細群実効断面積のみならず、詳細群断面積誤差テーブル３０に保存された断面積データに内在する誤差の情報を読込んで、予め設定された評価対象模擬体系に対して決定論手法により中性子スペクトル計算を行って、式（５−２）により１群化実効断面積を計算する。
【０３３０】
すなわち、決定論手法スペクトル計算手段３１は、評価対象模擬体系に対してモンテカルロ法断面積データライブラリ８に登録された断面積データに内在する誤差を考慮して１群化実効断面積を計算する。さらに、決定論手法スペクトル計算手段３１は、モンテカルロ法断面積データライブラリ８に登録された断面積データに内在する誤差を考慮した計算で得られた１群化実効断面積を補正ファクタ作成手段３２に与える。
【０３３１】
次に、ステップＳ６２において、補正ファクタ作成手段３２は、決定論手法スペクトル計算手段３１から受けた、モンテカルロ法断面積データライブラリ８に登録された断面積データに内在する誤差を考慮せずに計算して得られた１群化実効断面積と断面積データに内在する誤差を考慮した計算で得られた１群化実効断面積とを用いて式（６）により補正ファクタを作成する。
【０３３２】
さらに、補正ファクタ作成手段３２は、作成した補正ファクタを燃焼計算用ライブラリ編集手段２０に与える。
【０３３３】
このため、ステップＳ１１において、燃焼計算用ライブラリ編集手段２０は、燃焼計算用ライブラリ２３に保存された断面積等のデータに補正ファクタを乗じることによりデータを補正することができる。
【０３３４】
すなわち、断面積補正部２８では、決定論手法スペクトル計算手段３１により１群化実効断面積を計算することが可能な評価体系が特定の形状に限定され、燃焼計算システム１において対象とする評価体系について１群化実効断面積を計算できるとは限らないため、決定論手法スペクトル計算手段３１により計算可能な評価模擬体系について１群化実効断面積を断面積データに内在する誤差を考慮して計算することにより、補正ファクタが求められる。
【０３３５】
図１１は、図１に示す断面積補正部２８により作成された補正ファクタによる補正後の１群化実効断面積を用いて燃焼計算することにより得られた燃焼後の核種の同位体の生成量と、補正ファクタにより補正されない１群化実効断面積を用いて燃焼計算することにより得られた燃焼後の核種の同位体の生成量とを比較した棒グラフである。
【０３３６】
図１１において縦軸は、燃焼後の核種の同位体の生成量を示し、横軸は、核種の種類を示す。図１１中の網掛模様の棒グラフは、補正ファクタにより補正されない１群化実効断面積を用いて燃焼計算することにより得られた燃焼後の核種の同位体の生成量であり、斜線模様の棒グラフは、補正ファクタにより作成された補正後の１群化実効断面積を用いて燃焼計算することにより得られた燃焼後の核種の同位体の生成量である。
【０３３７】
図１１によれば、補正後の１群化実効断面積で計算して得られたＡｍ−２４１の生成量は、補正されない１群化実効断面積で計算して得られたＡｍ−２４１の生成量に対して１５％少ないことが分かる。
【０３３８】
また、補正後の１群化実効断面積で計算して得られたＡｍ−２４２およびＡｍ−２４２ｍの生成量は、補正されない１群化実効断面積で計算して得られたＡｍ−２４２およびＡｍ−２４２ｍの生成量に対して７％多いことが分かる。
【０３３９】
同様に、Ａｍ−２４３では、補正後の１群化実効断面積で計算して得られた生成量は、補正されない１群化実効断面積で計算して得られた生成量よりも２％多く、Ｃｍ−２４２では９％、Ｃｍ−２４４では０．１％それぞれ多いことが分かる。
【０３４０】
ここで、モンテカルロ法断面積データライブラリ８に登録された断面積データに内在する誤差を考慮せずにＡｍ２４１の生成量を計算すると、約１５％過大評価されることが知られる。このため、断面積補正部２８により作成された補正ファクタによる補正後の１群化実効断面積を用いて燃焼計算することにより、Ａｍ−２４１の生成量の誤差がほぼ解消されたことが分かる。
【０３４１】
このため、核種の断面積に誤差が存在する場合であっても、断面積補正部２８により容易に断面積の誤差を補正して、より精度よく核種の組成を計算することができる。さらに、今後の期待されるプルサーマル炉やアクチニドリサイクル炉等の原子炉のように断面積の誤差が問題となるような場合であっても、核特性評価の精度を向上させることができる。
【０３４２】
尚、Ａｍ２４１の捕獲断面積誤差は、＋２５％として計算した。このＡｍ２４１の捕獲断面積誤差は、S.Cathalau and A.Benslimane, “Qualification of JEF−2.2 Capture Cross−Sections for Heavy Nuclides and Fission Products,"Proc. of Global"95 pp1537−1544 (1995)に示されている。
【０３４３】
また、Ａｍ２４１について捕獲断面積誤差を考慮して計算した生成量のデータは、Y.Ando and Y.Ohkawauchi, “Requests on Nuclear Data in the Backend Field through PIE Analysis," JAERI−Conf 2003−006 (2003)に記載されている。
【０３４４】
次に、ヘリウム生成量計算部２９により、酸化物燃料の３体核分裂によるヘリウム生成量を記録した核分裂収率データ改良ライブラリ３５を作成する際の手順について説明する。
【０３４５】
図１２は、図３に示す燃焼計算システム１のフローチャートにおいて、ヘリウム生成量計算部２９により、酸化物燃料の３体核分裂によるヘリウム生成量を記録した核分裂収率データ改良ライブラリ３５を作成する際の詳細な情報の流れを示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【０３４６】
尚、図１０において、図３と同様なステップには同符号を付してあり、ステップＳ１０とその近傍のステップのみについて図示するとともに説明する。
【０３４７】
まずステップＳ７０において、核分裂収率編集手段３４は、核分裂収率データライブラリ１６からＦＰ核種の核種ＩＤ、断面積、ＦＰ収率等のＦＰ核種データを読込む。
【０３４８】
次に、ステップＳ７１において、核分裂収率編集手段３４は、酸化物燃料の３体核分裂により生成したヘリウムのＦＰ収率が保存されたαＹｉｅｌｄデータ等のヘリウム収率データベース３３から３体核分裂により生成したヘリウムのＦＰ収率を読込む。
【０３４９】
さらに、ステップＳ７２において、核分裂収率編集手段３４は、核分裂収率データライブラリ１６から読込んだＦＰ核種データにヘリウム収率データベース３３から読込んだ３体核分裂により生成したヘリウムのＦＰ収率を追加して核分裂収率データ改良ライブラリ３５に書き込む。すなわち、核分裂収率編集手段３４は、核分裂収率データライブラリ１６のＦＰ核種データにヘリウム収率データベース３３のヘリウムのＦＰ収率を登録することにより、核分裂収率データ改良ライブラリ３５を作成する。また、核分裂収率編集手段３４は、必要に応じてＦＰ核種データのデータ形式を適切なデータ形式に変更させる。
【０３５０】
このため、ステップＳ７において、第２の断面積計算手段１８により３体核分裂により生成したヘリウムのＦＰ収率を考慮して１群化実効断面積を計算することができる。
【０３５１】
ところで、燃焼計算システム１による評価対象の燃焼計算に際し、計算時間短縮化のために、モンテカルロ法による中性子スペクトル計算と核種生成消滅を考慮した燃焼計算の双方あるいは一方で並列処理を行うことができる。
【０３５２】
図１３は、図１に示す燃焼計算システム１において中性子スペクトル計算手段１２による中性子スペクトル計算と燃焼計算手段２６による燃焼計算の双方を並列処理した場合における燃焼計算の流れを示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【０３５３】
尚、図３と同様のステップには同符号を付してあり、同様のステップについては説明を省略する。
【０３５４】
まずステップＳ１において、計算条件が設定され、ステップＳ２およびステップＳ３の手順が実行される。
【０３５５】
次に、ステップＳ４において、中性子スペクトル計算手段１２により評価体系が複数の燃焼領域に分割されてモンテカルロ法による中性子スペクトル計算が実行される。ここで、原子炉内の中性子密度の計算に当たり、各燃焼領域間の相互作用は無視できないが、中性子同士の反応は無視できるため、中性子毎の飛跡計算は独立に行なうことができる。そこで、各中性子に複数の計算機（ＣＰＵ）を割り当てて各ＣＰＵにより各中性子の追跡計算が行われる。すなわち、各粒子（粒子１、粒子２、粒子３、…）の飛躍計算ごとにＣＰＵが割り当てられて並列処理される。
【０３５６】
この結果、評価体系の中性子束と実効増倍率とが各燃焼領域ごとに計算される。また、評価体系の各燃焼領域における１群化平均断面積が計算される。
【０３５７】
さらに、図３と同様にステップＳ５からステップＳ１２までの手順が実行される。
【０３５８】
そして、ステップＳ１３において、燃焼計算手段２６により核種生成消滅を考慮した燃焼計算が実行される。この際、各燃焼領域（燃焼領域１、燃焼領域２、燃焼領域３、…）における燃焼計算が並列処理される。
【０３５９】
ここで、各燃焼領域間において影響を及ぼしあう中性子スペクトルについては、燃焼領域について並列化せずに、全燃焼領域について計算されるため、各燃焼領域間の燃焼計算に対する影響が回避される。この結果、各燃焼領域における燃焼後の核種組成が精度を担保しつつ得られる。
【０３６０】
そして、ステップＳ１４において燃焼ステップを進行させるか否かが判定される。さらに、ステップＳ１５において各燃焼領域における燃焼後の核種組成は次の燃焼ステップの燃焼計算条件とされて、再びステップＳ２から同様な燃焼計算が各燃焼ステップについて順次繰返される。
【０３６１】
図１４は、図１に示す燃焼計算システム１を用いて燃焼計算を並列処理した場合において、燃焼計算の計算時間を並列処理に用いた計算機（ＣＰＵ）数の関数として示した図である。
【０３６２】
図１４において縦軸は、燃焼計算の計算時間（分）を示し横軸は、燃焼計算システム１の並列処理に用いられるＣＰＵ（Central Processing Unit）の数を示す。図１４中の●印は、燃焼計算システム１を用いて中性子スペクトル計算手段１２による中性子スペクトル計算と燃焼計算手段２６による燃焼計算の双方を各ＣＰＵ数で並列処理した場合における燃焼計算の計算時間を示すデータであり、○印は、燃焼計算システム１を用いて中性子スペクトル計算手段１２による中性子スペクトル計算のみを各ＣＰＵ数で並列処理した場合における燃焼計算の計算時間を示すデータである。
【０３６３】
また、図１４中の実線は、燃焼計算システム１を用いて中性子スペクトル計算手段１２による中性子スペクトル計算と燃焼計算手段２６による燃焼計算の双方を並列処理した場合において、燃焼計算の計算時間を並列処理に用いたＣＰＵ数の関数として示した計算時間曲線Ｄ５であり、点線は、中性子スペクトル計算手段１２による中性子スペクトル計算のみを各ＣＰＵ数で並列処理した場合において、燃焼計算の計算時間を並列処理に用いたＣＰＵ数の関数として示した計算時間曲線Ｄ６である。
【０３６４】
すなわち、図１４中の●印は実線で示す計算時間曲線上のデータであり、○印は、点線で示す計算時間曲線上のデータである。
【０３６５】
尚、評価体系はＢＷＲ用の燃料集合体であり、燃料集合体の取出燃焼度までの燃焼計算に要した時間を計算時間とした。
【０３６６】
図１４によれば、燃焼計算システム１の並列処理に用いられるＣＰＵ数の増加とともに著しく計算時間が減少することが分かる。さらに、燃焼計算システム１を用いて中性子スペクトル計算手段１２による中性子スペクトル計算と燃焼計算手段２６による燃焼計算の双方を並列処理した場合の計算時間は、中性子スペクトル計算手段１２による中性子スペクトル計算のみを各ＣＰＵ数で並列処理した場合の計算時間の約半分に節約できることが分かる。
【０３６７】
このため、燃焼計算システム１を用いた燃焼計算において、中性子スペクトル計算のみならず、燃焼計算についても並列処理することにより、より計算効率を向上させることができるということが分かる。すなわち、中性子スペクトル計算のみならず、燃焼計算についても並列処理することにより、一定時間の燃焼計算において与える中性子発生数を大きく設定することができるため、核特性評価の精度向上に繋げることが可能となる。
【０３６８】
以上のような燃焼計算システム１において、データベースやライブラリの一部を設けずに各構成要素により求められたデータを一時的に保存することなく所要の構成要素に入力するように構成してもよい。また、図１に示す燃焼計算システム１において、構成要素の一部を省略してシステムを構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０３６９】
【図１】本発明に係る燃焼計算プログラムをハードウェア資源と協働させて構築された燃焼計算システムの実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２】軽水炉において使用される酸化物ウラン燃料中で発生するヘリウム生成量の燃焼度変化を示す図。
【図３】図１に示す燃焼計算システムによりステップワイズ法で評価体系の燃焼計算を実行する際の情報の流れを示すフローチャート。
【図４】図１に示す燃焼計算システムにより予測子−修正子法で評価体系の燃焼計算を実行する際の情報の流れを示すフローチャート。
【図５】燃焼計算プログラムにより予測子−修正子法による燃焼計算で得られた無限増倍率の燃焼度変化と、従来のステップワイズ法による燃焼計算で得られた無限増倍率の燃焼度変化とを設計コードによる計算値を基準として比較した図。
【図６】図１に示す核種群分類手段により評価体系に含まれる核種を中性子スペクトルへの影響が無視できない核種と中性子スペクトルへの影響が無視できる核種とに区分するステップＳ２の詳細手順の一例を示すフローチャート。
【図７】全中性子発生数を変えた場合における、燃焼度に対する実効増倍率の統計精度を比較した図。
【図８】図１に示す中性子発生数設定手段により設定される各バッチの中性子発生数を一定とした場合と段階的に増加させた場合の各バッチにおける評価量の一例である反応度価値をそれぞれ比較した図。
【図９】図１に示す燃焼計算システムにより核分裂収率計算手段で中性子エネルギのエネルギ平均の核分裂収率を計算するとともに、ステップワイズ法で評価体系の燃焼計算を実行する際の情報の流れを示すフローチャート。
【図１０】図３に示す燃焼計算システムのフローチャートにおいて、断面積補正部により補正ファクタを計算する際の詳細な情報の流れを示すフローチャート。
【図１１】図１に示す断面積補正部により作成された補正ファクタによる補正後の１群化実効断面積を用いて燃焼計算することにより得られた燃焼後の核種の同位体の生成量と、補正ファクタにより補正されない１群化実効断面積を用いて燃焼計算することにより得られた燃焼後の核種の同位体の生成量とを比較した棒グラフ。
【図１２】図１に示すヘリウム生成量計算部により、酸化物燃料の３体核分裂によるヘリウム生成量を記録した核分裂収率データ改良ライブラリを作成する際の手順の一例を示すフローチャート。
【図１３】図１に示す燃焼計算プログラムにおいて中性子スペクトル計算手段による中性子スペクトル計算と燃焼計算手段による燃焼計算の双方を並列処理した場合における燃焼計算の流れを示すフローチャート。
【図１４】図１に示す燃焼計算プログラムを用いて燃焼計算を並列処理した場合において、燃焼計算の計算時間を並列処理に用いた計算機（ＣＰＵ）数の関数として示した図。
【符号の説明】
【０３７０】
１  燃焼計算システム
２  計算条件設定手段
３  評価体系の幾何学形状設定手段
４  入力核種組成設定手段
５  計算条件データベース
６  評価体系の幾何学形状データベース
７  入力核種組成データベース
８  モンテカルロ法断面積データライブラリ
９  中性子発生数設定手段
１０  中性子発生数データベース
１１  核種群分類手段
１２  中性子スペクトル計算手段
１３  反応率データベース
１４  中性子スペクトルデータベース
１５  詳細群断面積データベース
１６  核分裂収率データライブラリ
１７  第１の断面積計算手段
１８  第２の断面積計算手段
１９  核分裂収率計算手段
２０  燃焼計算用ライブラリ編集手段
２１  既存燃焼計算用ライブラリ
２２  一時格納データベース
２３  燃焼計算用ライブラリ
２４  燃焼計算条件設定手段
２５  燃焼計算条件データベース
２６  燃焼計算手段
２７  核種組成データベース
２８  断面積補正部
２９  ヘリウム生成量計算部
３０  詳細群断面積誤差テーブル
３１  決定論手法スペクトル計算手段
３２  補正ファクタ作成手段
３３  ヘリウム収率データベース
３４  核分裂収率編集手段
３５  核分裂収率データ改良ライブラリ
３６  エネルギ依存核分裂収率計算手段
３７  エネルギ平均核分裂収率計算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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