高速実用炉を用いた長寿命核分裂生成物(LLFP)核変換に関する検討; LLFP集合体装荷法,FS検討の各炉型における核変換特性

Study on transmutation technology of Long-Lived-Fission-Products (LLFP) using commercial fast reactors; Loading type of LLFP target assembly and transmutation performances of cores designed in FS phase-II

永沼 正行  ; 相田 達也*; 林 秀行

Naganuma, Masayuki; Aida, Tatsuya*; Hayashi, Hideyuki

実用化戦略調査研究(FS)では、環境負荷低減の観点から、高速実用炉を用いたLLFP核変換に関する検討を行っている。本報告では、LLFP集合体装荷法,FSの各炉型におけるLLFP核変換特性,サポートファクタ(SF)向上炉心の実現性に関する検討を行った(SF:LLFP核種の変換/生成量の比)。LLFP集合体装荷法について、炉外・炉内装荷方式を適用した核変換炉心の設計評価に基づき定量的な比較を行った。炉内装荷では大幅に初装荷LLFP重量を低減できる結果が得られ、核変換炉心の導入ペース向上が望める炉内装荷方式を選定した。FS検討の各炉型におけるLLFP核変換特性について、フェーズIIで設定した代表炉心を基準炉心として、LLFP核変換炉心の評価を行った。いずれの炉型についても、設計条件を確保しつつ1.0以上のSFを達成する見通しが得られた。また、SF向上炉心の実現性について、実用炉の設計条件のうち幾つかの項目の制限を緩和することで、どの程度SFの向上が可能か感度評価を行った。いずれの項目もSFへの感度は小さく、実用炉でSFが2を超えるような大幅な向上は困難との結論に達した。

In the Feasibility Study in Japan (FS), transmutation technology of LLFP using commercial fast reactors has been studied to reduce the environmental burden. In this report, loading type of LLFP target assembly, transmutation performances of FS designed cores and capability of transmutation core with high SF (transmutation / production ratio) are studied. Design studies for two loading types cores (in-core and ex-core loading type) were conducted for comparison. The in-core loading type core was found to decrease LLFP inventories significantly, thus, that was selected as the reference of FS. For FS phase-II designed cores, LLFP transmutation performances were evaluated. Every core was confirmed to have the capability to attain SF 1.0. Then, we conducted sensitivity evaluations of design conditions to SF for transmutation core with high SF. Since sensitivities of every condition were found to be small, we concluded that large SF may be impossible for the commercial reactors.