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Neutronics design for lead-bismuth cooled accelerator-driven system for transmutation of minor actinide

マイナーアクチニド核変換のための鉛-ビスマス冷却加速器駆動炉の核設計

辻本 和文; 佐々 敏信; 西原 健司; 大井川 宏之; 高野 秀機

Tsujimoto, Kazufumi; Sasa, Toshinobu; Nishihara, Kenji; Oigawa, Hiroyuki; Takano, Hideki

マイナーアクチニド核変換のための鉛-ビスマス冷却加速器駆動炉(ADS)の核設計を行った。ADSのこれまでの研究で、燃焼反応度とピーキング係数が大きいという2つの問題が指摘されていた。この問題を解決するために、設計パラメータがADSの核特性に与える影響を調べた。ここで取り上げた設計パラメータは、初装荷Pu量,核破砕ターゲットと炉心の間へのバッファ領域、及び燃料のゾーン装荷である。パラメータサーベイ計算では、燃焼とリサイクルからなる燃焼サイクルを考慮した。その結果、燃焼反応度は初装荷Pu量に依存することがわかった。さらに、反応度係数を用いて適切な実効増倍率の評価も行った。その結果、提案しているADSに対しては、実効増倍率の最大値を0.97とすることにした。以上の結果から、バッファ領域を設置し、燃料のゾーン装荷を行った新しい炉心概念を提案した。

Neutronics design study was performed for lead-bismuth cooled accelerator-driven system (ADS) to transmute minor actinides. Early study for ADS indicated two problems: a large burnup reactivity swing and a significant peaking factor. To solve these problems, effect of design parameters on neutronics characteristics were searched. Parametric survey calculations were performed considering fuel cycle consisting of burnup and recycle. The results showed that burnup reactivity swing depends on the plutonium fraction in the initial fuel loading, and the lead-bismuth buffer region and the two-zone loading were effective for solving the problems. Moreover, an optimum value for the effective multiplication factor was also evaluated using reactivity coefficients. From the result, the maximum allowable value of the effective multiplication factor for a practical ADS can be set at 0.97. Consequently, a new core concept combining the buffer region and the two-zone loading was proposed base on the results of the parametric survey.

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パーセンタイル:0.92

分野:Nuclear Science & Technology

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