MA及びFP装荷型Pu燃焼炉心特性解析および物性調査

Core study on Pu-burning fast reactors loaded with minor actinides/FPs and research on material characteristics of fuels and targets for Pu/FP burning

山岡 光明*; 藤田 玲子*

Yamaoka, Mitsuaki*; Fujita, Reiko*

先進的な高速炉利用技術の検討の一環として、高速炉によるアクチニド核種及びFPの消滅技術の検討に関する炉心特性解析および調査を行った。炉心特性解析では、60万KWePu燃焼炉心(約40%高Pu富化度MOX燃料)をベースにして、マイナーアクチニド、FPをも消滅可能な高速炉の検討を行った。大幅な炉心仕様の変更が必要ないこと、ナトリウムボイド反応度が小さいこと等の条件のもとに、炉心仕様を選定した。選定した炉心では、アクチニドとFPを次のように装荷する。・炉心部;Pu/Np装荷(酸化物燃料、Pu富化度約40%)、・炉心周囲(炉心の外側)、第1層; Am/Cm/希土類元素をZrH1.7と混合装荷 第2層; Tc-99をZrH1.7と混合装荷本炉心では、運転サイクル5カ月、取り出し平均燃焼度8万MWd/tである。また、Pu/マイナーアクチニド、FPの消滅特性は下記である。(1)Pu燃焼率; 約390kg/年(74kg/TWhe)、(2)マイナーアクチニド消滅率; 約4.2%/年(43kg/年)、(3)Tc-99消滅率; 約3.7%/年(6.5kg/年)この概念では、従来炉心に比べてナトリウムボイド反応度を大幅に小さくできることがわかった。(約0.1%k/kk'(約40セント))これは本炉心概念の大きな利点である。また、Pu/マイナーアクチニド燃焼燃料、FP消滅用ターゲット材の研究状況を調査・整理した。さらに、FP消滅のためのターゲット材の物性を調査し、基本的な物性をまとめるとともに、ターゲットの減速材との共存性を評価した。

As a study on technology utilization of advanced fast reactors, a core study on burning technology of actinides and FPs by fast reactors is carried out together with a research on material characteristics of fuels and targets for Pu/FP Burning. In the core study, a Pu-burning fast reactor corc was studied which can also burn minor actinides and FPs based upon the 600MWe Pu-burning fast reactor core with high Pu enrichment (40%). The criteria of core design were no significant change of core specification and small sodium void reactivity, and so on. In the core, minor actinides and FPs are loaded in the following way. (a)Core region ; loading of Pu/Np (Oxide fuel, Pu enrichment of 40%) (b)Outside of core region ; the first layer loading of Am/Cm/rate earths mixed with ZrH the second laycr loading of Tc-99 mixed with ZrH. The operation cycle length is 5 months and the averagc discharge burnup is about 80GWd/t. The burning capability of Pu, minor actinides and FPs is as follows ; (1)Pu burning rate ; 390kg/Year(74kg/TWhe) (2)Burning rate of minor actinides; 4.2%/Year(43kg/Year) (3)Burning rate of Tc-99; 3.7%/Year(6.5kg/Year) The sodium void reactivity is very small. (0.1% k/kk'=40cent) It is much smaller than that of the conventional fast reactors. This is the advantage of the core concept. The recent progress of material investigation of Pu, minor actinides and FP burning fuels was summaried. Also, basic characteristics of targets for FP burning was summalized, and the compatibility of the targets with ZrH is evaluated.