CANDLE燃焼方式の種々の原子炉への適応に関する研究,原子力基礎研究H13-002(委託研究)

Study on the application of CANDLE burnup strategy to several nuclear reactors, JAERI's nuclear research promotion program, H13-002 (Contract research)

関本 博*

Sekimoto, Hiroshi*

CANDLE燃焼は原子炉の新しい燃焼法であり、これを採用すると、燃料領域は、燃焼に伴い核種数密度や出力の空間分布を変えることなく、軸方向に出力と比例した速さで移動していく。燃焼反応度制御のための装置は不要であり、燃焼が進んでも反応度も炉特性も変化しない。安全はもとより安心を与える原子炉と言えるであろう。この燃焼法を中性子経済に優れる高速炉に適用すると、取替新燃料として濃縮ウランやプルトニウムを必要としなくなり、新燃料として用いた天然ウランや劣化ウランの約40%が燃える。われわれは既に大量の劣化ウランを保有しているが、これを用いれば、ウラン採鉱も濃縮施設も再処理施設も無しに、何百年も原子力を利用し続けることができる。また燃焼度の高い分、使用済み燃料の量も飛躍的に少なくなる。このような高燃焼度を達成するためには革新的な燃料を開発する必用がある。これには多くの時間がかかるであろうが、被覆材を交換するだけの簡易再処理を採用すれば、上記のシナリオは容易に達成できる。高速炉への本燃焼法の適用には幾つかの技術開発を必要とするが、ブロック燃料を用いた高温ガス炉ならほとんど技術開発無しに適用することが可能である。本書では、高温ガス炉と中性子経済に優れる高速炉への適用についての研究について説明する。

The CANDLE burnup strategy is a new reactor burnup concept, where the distributions of fuel nuclide densities, neutron flux, and power density move with the same constant speed from bottom to top (or from top to bottom) of the core and without any change in their shapes. Therefore, any burnup control mechanisms are not required, and reactor characteristics do not change along burnup. The reactor is simple and safe. When this burnup scheme is applied to some neutron rich fast reactors, either natural or depleted uranium can be utilized as fresh fuel after second core and the bunrup of discharged fuel is about 40%. It means that the nuclear energy can be utilized for many hundreds years without new mining, enrichment and reprocessing, and the amount of spent fuel can be reduced considerably. Compared to fast reactors, application of CANDLE burnup to prismatic fuel high-temperature gas cooled reactors is very easy. In this report, the applications of CANDLE burnup to both these types of reactors are studied.