Optimization of seed-blanket type fuel assembly for reduced-moderation water reactor

低減速スペクトル炉に関するシード・ブランケット燃料集合体の最適設計

Shelley, A.; 嶋田 昭一郎*; 久語 輝彦 ; 大久保 努; 岩村 公道

Shelley, A.; Shimada, Shoichiro*; Kugo, Teruhiko; Okubo, Tsutomu; Iwamura, Takamichi

プルトニウム多重サイクルを目的とし転換比1以上を目指した軽水冷却PWR炉心の設計研究を行っている。シード・ブランケット燃料集合体を採用することにして、燃料集合体の最適化についてMVP-BURNコードを用いて集合体計算により広範囲に検討した。集合体計算は炉心径方向の中性子漏れが考慮されないので、ボイド係数は約20pcm/%void程度まで許容されるとした。集合体のシード割合及び大きさについて検討し、シードの割合は50%から60%程度がよい。集合体は燃料棒配置が20列程度の大型にするのが良く、シード燃料棒の配列が15列、ブランケットの配列が5列の場合が良い。この集合体を用い軸方向2重炉心を採用するとして、軸方向ブランケット,内部ブランケット,シード部の高さ等の最適化を行い、それぞれ400mm2,150mm,1000mm2という結果が得られた。この集合体に対して転換比1.0、ボイド係数は21.8pcm/%voidとなる。軸ブランケットを除く炉心部の平均燃焼度は38.18GWd/t,分裂性プルトニウムの濃縮度は14.6wt%である。この集合体で現行PWR並みに45GWd/tの燃焼度を得るためにはシード燃料の高さを500mm2とすると、必要な濃縮度は17.3wt%となり、転換比は0.97,ボイド係数は20.8pcm/%voidとなる。

Parametric studies have been done for a PWR-type reduced-moderation water reactor (RMWR) with seed-blanket fuel assembles to achieve a high conversion ratio, negative void reactivity coefficient and a high burnup. It was found that 50 to 60% of seed in a seed-blanket assembly has higher conversion ratio. The number of seed-blanket layers is 20, in which the number of seed layers is 15 and blanket layers is 5. The fuel assembly with the height of seed of 1000mm2, internal blanket of 150 mm and axial blanket of 400mm2 is recommended. The conversion ratio is 1.0 and the average burnup in core region is 38.2 GWd/t. The enrichment of fissile Pu is 14.6 wt%. The void coefficient is +21.8 pcm/% void, however, it is expected that the void coefficient will be negative if the radial neutron leakage is taken into account. It is also possible to use this fuel assembly for a high core averaged burnup of 45GWd/t, however, the height of seed must be 500mm2 to improve the void coefficient. The conversion ratio is 0.97 and void coefficient is +20.8 pcm/%void.