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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400mm$$times$$2,150mm,1000mm$$times$$2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500mm$$times$$2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 1000mm$$times$$2, internal blanket of 150 mm and axial blanket of 400mm$$times$$2 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 500mm$$times$$2 to improve the void coefficient. The conversion ratio is 0.97 and void coefficient is +20.8 pcm/%void.

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分野:Nuclear Science & Technology

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