月面可般型炉SPECTRA-Lの概念検討(I) 扱上げ失敗時の安全評価

Conceptual design study of transportable reactor SPECTRA-L for lunar base (I); Safety evaluation of launch fallure accldent

野村 紀男; 羽賀 一男; 大坪 章

Nomura, Norio; Haga, Kazuo; not registered

超小型の液体金属冷却高速炉を月面用エネルギー供給システムに利用すると、エネルギーの長期間安定供給が可能であるだけでなく、必要とされるエネルギーが多いほど太陽電池などの他のエネルギー供給システムと比べてコスト面での競争力が高い。研究中の月面可搬型炉SPECTRA-Lは、宇宙輸送機に搭載して月面までの輸送を行うが、その際の安全評価上の想定事象として、ここでは打ち上げ失敗による宇宙輸送機の爆発、及び墜落、それに係る原子炉の損傷、核燃料物質の飛散等を考えた。本書では、このような想定事象に対する安全性の考え方を整理するとともにその評価を実施した。その結果、以下に示す知見が得られた。1)宇宙輸送機の打ち上げ失敗により原子炉が海上もしくは地上へ落下しても未臨界性を担保することができる。2)核燃料物質の漏洩・飛散を想定した場合の環境への影響1・放射性雲による外部被ばくは、自然放射線によるそれを下回る。2・空気中の核燃料物質の吸入による内部被ばくは、想定される最大濃度でも一般公衆の線量当量限度を超えない。3・地上の表面密度については、晴天時、降雨時(降雨量:10mm/h、100mm/h 、1000mm/h) いずれも、線放射体による汚染物質を管理区域から搬出する際の基準0.4Bq/cm2 を下回る。なお、上記2)の評価で、核燃料物質が5%漏洩し、それがエアロゾル状になると仮定しているが、実際には核燃料物質はペレット(セラミック)化され、燃料ペレットは燃料ピン、冷却材(金属)、原子炉容器等によって多重に防護されており、落下による衝撃により核燃料物質が大気中へ放出されてもその全てが微小なエアロゾルになるわけでないため、保守側の評価値と考えている。

Liquid Metal cooled Fast Reactor is a good candidate of a large-scale energy supply system to a manned lunar base because of the compact structure and being free of refueling. A 300 kWe transportable reactor SPECTRA-L is being studied as the power source on the moon. Because the reactor system is launched by a launch vehicle, safety evaluation is necessary to the launch failure accident. We examined (i) the possibility of recriticality, and (ii) the influence of nuclear fuel leakage to the environment in the case of reactor damage. The followings are the main findings of this preliminary study. (1)Under-criticality is maintained even the reactor falls into water or crashes against the earth. (2)The external exposure dose by a radiation cloud of released fuel is less than the natural radiation. (3)The internal exposure dose by inhaling the cloud is less than 1 mSv/year which is a reco㎜ended dose limit to the public. (4)The surface radioactive density increased of land by the accident is be less than 0.4 Bq/square centimeter, which is a limit for things contaminated by alpha radiation to be transported from a controlled area, regardless the whether. This estimation is based on a leakage of five percent fuel, but the exposure dose would be far less than the estimated from the following reasons. (1)Nuclear fuel is in a ceramic form called pellets, and they are inserted in fuel cladding, and contained in the coolant material (metal) and the reactor vessel. (2)The nuclear fuel does not break into fragment as aerosol by the accident.