中小型FBR設計研究,1

Design study on the small and medium-sized FBR,1

原 昭浩*; 小坂 一郎*; 神戸 満*; 金城 勝哉*

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FBR実用化開発戦略検討の一環として、FBR技術の高度化、多様化を目指した中小型LMFBRの概念について検討した。本年度は、第1期計画(フィージビリティスタディ)のうち炉出力規模のサーベイ、小型革新プラント概念の検討を行った。本年度に実施した検討により得られた成果及び今後の検討課題は以下の通りである。(1)炉出力規模に関するパラメータサーベイにより電気出力1060万kWの炉心特性が明らかになった。(2)小型炉心になる程燃焼反応度の低下が大きくなるため、小型炉心では、燃焼反応度の改善が設計課題の一つである。(3)炉心の反応度係数については、電気出力30万kWe以下で大型炉との差が大きくなり、中小型炉の特徴が出てくる。(4)準静的な過渡評価を行った結果、固有の安全性を生かした炉停止機能を持たせるためには、線出力を下げる(10万kWe炉心において250W/cm以下)とともに制御棒1本当たりの反応度を0.4%k/kk'程度に制限する必要があることがわかった。今後、短期的挙動について確認するため、プラント動特性解析を行う必要がある。(5)小型炉心の特徴を生かし、一体型炉心の採用による一括燃料交換方式、及び反射体領域における反応度制御方式を取り入れた10万kWeの小型革新プラントの概念を構築した。この革新プラントの原子炉構造物量を同しゆつりょく規模の従来プラントと比較するとね約1/4に減少することがわかり、出力当たりの建設コストは、大型炉(100万kWe)と同程度となる。今後は、冷却系、燃料取扱系及び建物を含めた総合的物量評価を行う必要がある。また、炉心圧損、線出力の低下により、崩壊熱除去能力が優れていることがわかった。炉心の平均燃焼度が「もんじゅ」の約1/2となり、燃料サイクルコストが上昇することがわかった。従って、高燃焼度化が必要となる。

We studied the concept of the small and medium-sized FBR as one of FBR development strategy. This year, we investigated the characteristics of reactor performances of the small and medium-sized FBR and the concept of innovative plant. Main results are as follows; (1)The characteristics of reactor performances of the small and medium-sized FBR (100 to 600MWe) was clear. (2)One problem of reactor performances of the small and medium-sized FBR is the reduction of the burn-up reactivity loss, because the smaller the reactor size is, the larger the burn-up reactivity loss is. (3)The reactivity coefficients of the small and medium-sized FBR, which is smaller size than 30kWe, is considerably different from large FBR. (4)According to quasi static approach, to have inherent shutdown capabilities, the linear heat rate should be reduced (below 250W/cm at 100MWe core) and the reactivity worth of one control rod should be limit to about 0.4%k/kk'. (5)We established the concept of 100MWe innovative plant, making use of the characteristics of small reactor. The amount of core structure per power size of this plant is equal to Large FBR (1000MWe). Further, we should examine the amount of whole plant including BOP. Because of lower core pressure drop and linear heat rate, the capability of removing decay heat of this plant is superior to Large FBR. Because the fuel cycle cost of this plant is inferior to Large FBR (1000MWe), we should design high burn-up core.