A Modular metal-fuel fast reactor with one-loop main cooling system

冷却系を1ループ化したモジュール型金属燃料ナトリウム冷却小型炉の検討

近澤 佳隆  ; 岡野 靖; 此村 守; 佐藤 浩司; 澤 直樹*; 住田 裕之*; 中西 繁之*; 安藤 将人*

Chikazawa, Yoshitaka; Okano, Yasushi; Konomura, Mamoru; Sato, Koji; Sawa, Naoki*; Sumita, Hiroyuki*; Nakanishi, Shigeyuki*; Ando, Masato*

小型炉は小型特有の合理化対策,設計規格化,習熟効果により投資及びR&Dリスクを削減しつつ大型炉に匹敵する経済性を達成する可能性がある。ここでは多数基設置時において大型炉と同等の経済性を達成する可能性のある300MWeナトリウム冷却小型炉の概念設計を実施した。燃料型式はPu-U-Zr3元合金の金属燃料、炉心型式は金属燃料において炉心出口温度550Cを達成可能なZr密度含有率2領域単一Pu富化度炉心を採用した。冷却系は電磁ポンプを直列2基設置することにより、1ループ化し、1次系電磁ポンプは中間熱交換器内部に組み込む方式とした。燃料貯蔵設備は原子炉建屋容積低減を考慮して原子炉容器内貯蔵(IVS)として、使用済燃料の4年間貯蔵を想定した貯蔵容量を確保した。また、1主冷却系1ループ化については最も厳しいと考えられる配管破断を想定した過渡解析により成立性を評価した。発電プラント初号基とそれに対応した小規模の燃料製造・再処理設備の組合せによる実証設備における建設費評価を行い、小規模かつ商用運転に転用可能な設備において燃料サイクル全体の工学規模における実証が可能であることを示した。

A diversified or modular power source is attractive since it requires a low construction cost per unit and can be demonstrated in small scale experimental facilities. In this study, a new metal fuel sodium cooled reactor with 300MW electric has been developed enhancing cost reduction. And economical potential at demonstration stage with first of a kind (FOAK) is emphasized. A minimum configuration with a compact reactor vessel, a one-loop main cooling system and a simple fuel handling system is adopted enhancing cost reduction. For safety evaluation, reliability of the one-loop main cooling system has been shown by pipe-break transient analyses. Besides, construction cost of a demonstration plant with a first reactor and a small reprocessing and fuel fabrication facility is also evaluated. A major feature of the present concept is that the demonstration reactor and facilities can be directly appropriated for first commercial modules and the power plant can easily increase its capacity adding reactor and electrorefiner modules. A fast reactor cycle commercialization scenario using the present concept is thought to give low R&D or investment risk and high cost performance since the total demonstration plant cost is relatively small and the facilities are directly appropriated to commercial use.