TRU消滅処理炉心の特性解析(III)

An evaluation of core characteristics for TRU transmutation (III)

矢野 眞理*; 水野 峰雄*; 大久保 良幸*; 伊藤 邦博*; 田中 洋司*; 小山 和也*

not registered; Mizuno, Mineo*; not registered; Ito, Kunihiro*; not registered; not registered

これまでにFBRでTRU(一験にはNp,Pu,Am,Cm等の超ウラン元素を指すが、ここでは、Np,Am,Cmのマイナーアクチニドを表す)を消滅させる方式として、炉心燃料熱合体にTRUを均一に混入きせて消滅させる方法と、TRUを多量に含むタ一ゲッ卜集合体を炉心に装荷してTRUを消滅させる方法が考えられ、これらの方式を具体化して炉心特性への影響、およびTRU消滅特性を評価してきた。また、FBRプラントによるTRU消滅に関する研究として高レべル廃液からTRUを分離した時に混入するRE(希土類元素)がTRU消滅および炉心特性に与える影響についてサーべイすると共に、FBRでTRUリサイクルを行った場合の影響をサーペイした。本年度は、これまでの計算および検討結果と併せて、核燃料サイクル側の進捗伏況を反映した実現性の高い炉心概念の検針として、TRU形態としてNpとAm+Cm+REの群に分離した場合の検討を行った。炉心領域内にはNpのみを添加し、Am,Cm及びREはタ一ゲット集合体に添加して炉心外周の径プランケット位置に装荷する方式(NpとAm+Cmの分離装荷方式)を対象として、炉心設計の成立性が見通せる範囲でTRU消滅特性の良好な炉心概念を検討した。検討の結果、炉心燃料とほぼ等しいピン径の271本ピンがら構成されるタ一ゲット集合体を炉心周囲に1層、72体装荷する体系で、TRU全体の混入率(炉心燃料の重金属に対するTRUの重量比)は20%程度まで可能であり、TRUサイクル消滅量は従来の装荷方式に比べ34倍の消滅量の580kgとなった。この炉心概念における主要な炉心特性は以下の通りであり、炉心設計は成立している。・燃焼欠損反応度 0.75%k/kk'(運転サイクル15ケ月)・量大線出力 炉心部 395W/cm ターゲット部145W/cm・増殖比 1.04NpとAm+Cmの分離装荷方式を採用することにより、従来のタ一ゲット集合体装荷方式の課題であった出カ変動の増大が回避され、炉心特性を損ねることなく、高いTRU消滅特性を打ることができた.これは、TRU全体混入率を高めることができるため、TRU消滅量を大きくすることができるということである。しかし、一方、TRUの消滅率としては従来の均質装荷型や非均質装荷型より低下する。すなわち、炉心部でのNpの消滅特性

In preceding years, as the method of TRU transmutation (TRU means Minor Actinide such as Np, Am and Cm in this report) in FBR, we have evaluated core characteristics and TRU transmuting characteristics for two TRU loading methods : homogeneous TRU-loading method where the TRU fuel is dispersed uniformly throughout the core; and heterogeneous TRU-loading method where a few number of subassemblies with concentrated TRU fuel (target S/As) are loaded in the core. Also, as the research on the TRU transmutation by FBR plant, the survey have been conducted for the effect upon the core characteristics and the TRU transmuting characteristics affected by RE(Rare Earth) which is entrapped when TRU is separated from the high level waste. At the same time, the effect have been surveyed in the case where the TRU recycle was executed in FBR. In this fiscal year, the investigation have been conducted for a core concept in which TRU are loaded separately between the group of Np and the group of Am + Cm + RE , according to the results of advancement of nuclear fuel reprocessing technology. The core concepts with excellent TRU transmuting characteristic have been investigated for the separate loading method of Np and Am + Cm by adding only Np in the core region and adding Am, Cm and RE in the target assemblies located at radial blanket location of the core periphery. As the result of investigation, it has been found that the total amount of TRU up to around 20 % is possible in the case of loading 72 target assemblies composed of 271 pins with the pin diameter almost equal to that of the core fuel, and the TRU amount transmuted per cycle becomes 580 kg which is 3 4 times higher than the conventional TRU loading methods such as homogeneous loading and heterogeneous loading. The main core characteristics of this core concept are as follows, and the core design is feasible, : ...