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高温高速炉の炉心ボイド反応度解析

Void reactivity analysis on high temperature fast reactor

大谷 暢夫*

Otani, Nobuo*

水素製造を目的とする高温高速炉の炉心の核特性に係る検討を行った。本炉心は、窒化物或いは酸化物燃料を用いており、熱出力は実用炉クラスとして300$$sim$$400MWtの小型炉を想定している。本報告書では、安全性を念頭において、負或いは正の小さい値のボイド係数をもつ炉心の設計を目標に解析を行った。ナトリウム・ボイド反応度の低減化の方策としては、少しパンケーキ型(炉心高さ/炉心直径=1/2$$sim$$1/3)をした炉心形状を用いて炉心表面積を増大させる方法を採用した。解析の結果、U燃料の場合はすべてのケースについて全炉心ボイド係数を負にする事が出来た。しかし、MOX燃料の場合は、ほとんどの場合が正の値となった。又、U燃料炉心については燃焼計算をも行ったが、解析の結果1年間の燃焼期間を確保するためには、5%程度の燃焼反応度を補償するだけの余剰反応度が必要である事がわかった。以上の解析計算はCITATIONコードを用いて行った。

Core physics was studied on the High Temperature Fast Reactor (HTFR) whose prime objective is to produce hydrogen. Core of HTFR consits of nitride or oxide fuel, and thermal power of a commercial HTFR is assumed to be 300 to 400 MWt. The analysis in this report aims at the core design having negative or small positive void reactivity from view point to attain safety if the reactors, The method of decreasing sodium void reactivity coefficient was to increase neutron leakage through the large surface area of the core by adopting its shape of a pan cake (core height/core diameter=1/2 to 1/3). Result of the analysis revealed that, total void coefficients is negative for all cases analyzed with U fuel. However almost all the cases analyzed had positive void reactivity coefficients for MOX fuel. Burn-up calculation was peformed for U fuel core. Calculational results showed that the excess reactivity of about 5% was necessary to compensate reactivity decrease due to the burn-up during a year. The above calculations were performed using the CITATION code.

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