「常陽」高性能炉心の貯蔵専用ポット廃止に係わる核熱計算

A Parametric survey on advanced shielding subassemblies for reducing power generation in the IVST in the JOYO upgrade program

川島 正俊*; 森木 保幸*; 西 裕士*

Kawashima, Masatoshi*; not registered; not registered

「常陽」の高性能炉心への移行に併ない、原子炉稼働率の向上による照射能力の増強が計画されている。原子炉稼働率の向上のために、燃料交換期間を短縮する方策として貯蔵専用ポットを廃止する可能性を検討した。貯蔵専用ポットを廃止するためには炉心と燃料ラックの間のステンレススチール製反射体の一部を高性能遮蔽体に置換し、炉心からの漏洩中性子によるラック内燃料の発熱量を低減させて自然循環除熱が可能な程度以下に抑える必要がある。本検討では、この点に関する遮蔽効果と遮蔽体基本使用に係わるパラメータサーベイを実施した。主な結果は、以下のとおりである。(1)「常陽」の高性能炉心への移行により現行出力を1.5倍まで出力上昇させた場合でも、高性能遮蔽体を使用することにより、貯蔵専用ポットを廃止できる見通しが得られた。(2)そのために実質的に現行の9、10例を高性能遮蔽体と置換する。この場合でも、高性能遮蔽体の冷却のための必要流量は現行炉心と同様に低圧プレナムから供給できる見通しである。(3)高性能遮蔽体の基本仕様は、19本ピン構造、遮蔽材有効長さ100cmを有するものが適切である。9例には天然ボロン、10例には濃縮ボロンを使用する。これらの基本仕様は遮蔽能力、ペレット中心温度、PCMI、照射期間等を勘案して決めた。(4)高性能遮蔽体を使用することによって、ラック内燃料の発熱量は大幅に低減するが、炉出力の増加に伴い、自然循環除熱可能量の上限に近づく。この上限値については更に検討評価することが重要である。(5)「常陽」での高性能遮蔽体の運用経験と試験結果は、実証炉の炉心まわりの遮蔽体の開発に重要なデータベースを提供する。尚、炉心特性/中性子計装への影響、今後の課題等についても検討した。

The JOYO-upgrade program has been planned for enhancing the present irradiation capacity with increase of the maximum power level and with improving its load factor. To achieve a higher load factor by reducing refueling intervals, the preseut work discussed a possibility of disusing the exclusive IVST pots in a invreased reactor power level. It is reqiured that power generation in the pot has to be suppressed to a level less than that can be coolable by natural convection, by replacing the present stainless steel reflectors to advanced B4C-shielding subassemblies. A parametric survey was made on some of a basic specification of the advanced shielding subassemblies as a concrete approach. The principal results obtained by this survey are as follows. (1)Use of the advanced shielding subassemblies can offer disuse of the exclusive IVST pots even with the upgraded power level up to 1.5 times larger than that of the present power level. (2)To achieve this target, two outermost layers of the reflectors are replaced by the advanced B4C-shielding subassemblies. This modification can be done within a slight alteration of the present flow distribution from lower pressure plenum as is done in the present version of the MK-2 core. (3)A 19-pin structure with 100cm height of the shielding materials in the axial length are proposed as a basie specification. Natural boron will be used for the 9-th row position and condensed boron-10 pellets will be installed for the 10th outermost row. These specifications are determined by effects of shielding ability, pellet maximun temperatures, PCMI and life of the subassembly. (4)The arrangement of the advanced shielding subassemblies makes the power generation of a fuel assembly in the IVST pots reduced considerably to the level which can be cooled by natural convection within a pot. But the power level is almost the same as the allowable upper limits of the power generation in a pot. Further discussion will be needed as for ...