深海炉開発目標

An objective system of deep sea reactor development

大坪 章

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深海底無人基地での利用を主な目的とした深海炉を開発する際の、目標とすべき深海炉主要目につき検討し、次のように設定した。熱出力 190kWt、燃料 混合窒化物燃料、被覆管 ハステロイN、構造材 SUS316相当、冷却材 NaK、炉心高さ及び直径 各約25cm、炉容器出口/入口温度 605/505度C、運転期間 10年。 深海炉を研究する際に検討すべき項目に関して以下のような考察を行った。 深海底無人基地への陸上あるいは船上からの送電については次のようである。1・陸上からの送電方式については水深1,000m、距離100km が限度である。2・船上からの送電は、海が平穏な期間のみ可能である。したがって、水深数千mの深海底無人基地の電源としては、これらの方式は採用され得ない。深海炉システムの信頼性については、密閉プレイトンサイクルの部分のみに関して信頼性解析をしたが、20kWeの電気出力で4年間の連続運転の場合の成功確率は0.999942となった。安全性については深海炉システムに内蔵される放射能量で評価した。すなわち、その結果、10年間連続運転した時に深海炉に含まれる放射能量は、かつて1962年から1982年に北大西洋に投棄された放射能量の約1/50,000という少ない値であることが明らかになった。NaK冷却炉の開発実績では、約30年前に米国の米国宇宙炉研究でSNAP-10A用の地上試験炉FS-3は炉容器出口温度が約527度C以上で約400日運転されたが、原子炉にも燃料にも何も異常が無かったと報告されている。

Main features were studied about an objective deep sea reactor, which will be used as an electric power source at an unmanned deep sea base. The main features determined are as follows. [Thermal power 190 kWt, Fuel Mixed nitride, Cladding material Hasteloy N, Structual material Type 316 Stainless Steel, Coolant NaK, Core height and diameter about 25cm both, Reactor vessel outlet/inlet temperature 605/ 505C, Operation term 10 years.] Some topic subjects of a talk during deep sea reactor research were studied like follows. Availability of electric transmission from the land or a ship is as follows. (1)The electric transmission from the land is limited up to 1,000m in the depth of water and 100km in the distance from the land. (2)The electric transmission from a ship is available only in the days when the sea is calm. Therefore these transmission methods can not be used as the power source for the base. Concerning reliability, reliability analysis were performed about the part of Closed Brayton Cycle Systems of the reactor. Success probability calculated on the part was 0.999942 in the case of continuous four years operation at 20 kWe. Concerning safety, radioactivity contained in the reactor was calculated. The radioactivity was about 1/50,000 of the radioactivity thrown away in the north Atlantic Ocean from 1962 to 1982. Concerning the experience of developping a NaK cooling reactor in U.S., no anormaly was reported to be found in fuel pins and a reactor vessel after about 400 days operation under a reactor outlet temperature condition over about 527C in the test of a ground test reactor FS-3 for SNAP-10A about thirty years ago.