Pu高次化に伴うMK-III炉心特性計算

Nuclear and thermal analysis of MK-III core with high Pu contented fuel

長田 博夫*; 池田 一三*; 河北 孝司*

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本作業では、Puが高次化した燃料をMK-3標準炉心に装荷したときの炉心特性を評価するため、MK-3標準炉心のPu等価フィッサイル係数を計算し、3種類のPu同位体組成比(燃焼度が60、70、80GWd/t相当の軽水炉取出燃料のPu)について基準Pu組成のMK-3新燃料と同等の反応度価値を有する取替燃料のPu富化度を求めるとともに、この燃料を装荷したときの燃焼特性、出力特性等の計算を行った。 (1)Pu等価フィッサイル係数の計算 239Puを1.0とし、MK-3標準炉心のPu等価フィッサイル係数を 235U、236U、238U、238Pu、240Pu、241Pu、242Puおよび241Amについて求めた。全炉心のPu等価フィッサイル係数は235Uで約0.7、241Puで約1.3であり、その他の核種についてもMK-2炉心のPu等価フィッサイル係数と同等であった。 (2)核分裂性物質含有割合に対するサーベイ計算 燃焼度が60、70、80GWd/t相当の軽水炉取出し燃料のPuを取替燃料に用いた場合、外側燃料のPu富化度は、それぞれ約32%、34%、36%となった。 Puが高次化燃料を装荷することで、燃焼反応度欠損は減少する。しかし、その変化量は最大0.02%k/kk' (定格運転日数換算で0.8日)であり、非常に小さい。 高燃焼度の軽水炉取出燃料のPuを取替燃料に用いた場合、最大線出力は414W/cm以下、要素最高燃焼度は89,100MWd/t以下となる。また、出力分担率、出力ピーキング係数等の主な出力分布特性は、MK-3標準炉心の設計値と変わらない。

In this investigation, Pu fissile coefficients (reactivity ratio of nuclide) of MK-III core were calculated and Pu enrichment of three kinds of Pu composition were adjusted so that their reactivity worth are as much as ones of the fuel of MK-III standard core and the characteristics of MK-III cores with these fuels were evaluated. The contents of this calculation are as follows. (1)Calculation of Pu fissile coefficients. Normalizing coefficient of Pu as 1.0, Pu fissile coefficients (reactivity ratio of nuclide) of MK-III core were calculated about U, U, U, Pu, Pu, Pu, Pu and Am. The coefficients of U and Pu are 0.7 and 1.3. (2)Survey of fissile enrichment. Using Pu produced from spent LWR fuel of 60,70 and 80 GWd/t, as fuel of MK-III core, their enrichments of outer core fuel are about 32%, 34% and 36%. The higher Pu fraction of Pu is, the smaller burnup reactivity is. Maximum of reduction of burnup reactivity is 0.02% k/kk'. Using Pu produced from high burnup spent fuel, maximum linear heat rate is below 414 W/cm, maximum pin burnup is below 89,100 MWd/t. Power distribution and power peaking factor of these core are similar to ones of the MK-III standard core.