海中航行観測船用原子炉SCR炉心の核的検討

Neutronic study of SCR core for under-sea scientific research vessel

小田野 直光; 石田 紀久; 和田 幸司*; 今井 洋*

Odano, Naoteru; Ishida, Toshihisa; Wada, Koji*; Imai, Hiroshi*

熱出力1250kWの超小型原子炉SCR(Submersible Compact Reactor)は、水深300m程度の中層域での科学調査船の動力源として用いられる一体型加圧炉である。SCRの炉心設計として、原子炉負荷率50%を仮定した場合に燃料無交換で10年間の長期炉心寿命を達成する炉心の核的検討を行った。燃料棒の配列、U濃縮度、反射体材質について検討し、9.5wt%の濃縮度で設計条件を満足できる炉心仕様を得た。特に、超小型炉においては中性子の漏れが大きくなるので、反射体の設計は濃縮度とともに炉心寿命を左右する重要な因子である。本設計では、反射体材質としてBe金属を使用することにした。また、燃料棒配列については、正方配列と三角配列の検討を行い、炉心サイズを小さくすることのできる後者を採用した。また、種々の核的安全性に係わるパラメータについて確認を行うとともに、反応度係数、出力分布等の核特性を評価し、設計条件を十分満足するものであることを明らかにした。

A very small reactor, SCR (Submersible Compact Reactor), whose thermal output is 1250 kW, is an integral-pressurized type reactor to be used as a power source for a scientific research vessel in medium depth region of the Arctic Ocean. Neutronic study has been carried out for design of the SCR core of which could achieve continuous long-term operation without refueling for 10 years considering 50 % of load factor of the core. In the present study, arrangement of fuel rods, U enrichment of UO fuel rods and reflector materials were surveyed. The U enrichment has been determined to be 9.5 wt% to satisfy design criteria. In the present study Be metal was adopted as a reflector material. Reactor physics parameters including reactivity coefficients and power distributions were evaluated for the determined core specifications. Reactor physics parameters related to core safety were also confirmed and the evaluated parameters indicated that the determined core specifications in this study satisfied design conditions.