金属燃料高速炉における炉心損傷事象起因過程に関する基礎的研究

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平野 豪*; 川田 賢一   ; 平川 直弘*; 丹羽 元

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従来の高速増殖炉の燃料の主流を占める酸化物燃料に代わる新型燃料として、金属燃料が注目されているが、過渡時の金属燃料の挙動については解明されていない点が多い。そこで、金属燃料高速炉炉心の炉心損傷事故時における過渡時挙動の特徴、及び放出エネルギーに係わる基本的傾向を明らかにすることにより、新型燃料の採用検討に際しての基本的知見の整備を図ることを目的に、東北大学・動燃の共同研究として、「金属燃料高速炉における炉心損傷事象起因過程に関する基礎的研究」を実施した。本年度は2カ年計画の1年目で、研究成果は以下の通りである。(1)解析対象および解析結果解析対象はATWSを伴うLOF事象とした。解析対象炉心は電気出力600MWの2領域均質の金属燃料炉心および減速材を添加した金属燃料の初装荷炉心である。炉心損傷事象起因過程解析コード(SAS-3Dコード)を金属燃料炉心に適用出来るようにするため物性値や入力パラメータを検討し、必要な改訂を行った。解析条件は、基準となるLOFと電磁ポンプを想定した全電源喪失型LOF事象とした。その結果、金属燃料炉心では基準となるLOFにおいてある程度の流量が確保される場合、および減速材添加金属燃料炉心では全ての場合において起因過程においては再臨界に至ることなく、穏やかに遷移過程へ移行することが示された。減速材添加の効果として、炉心損傷事象が大幅に緩和されることが示された。ただし、起因過程以降の再臨界の可能性については遷移過程解析が必要である。(2)起因過程解析コードの核計算部の改良現行の起因過程解析コードでは、過渡時の炉心の大きな核的変化に対応するのが困難であった。そこで、空間依存動特性(断熱近似)の採用によるコードの核計算部の改良を行った。サンプル解析(金属燃料、初装荷炉心)によって、改良の妥当性を確認した。(3)まとめ金属燃料高速炉の炉心損傷事象時の挙動を起因過程解析コードを用いて解析し、起因過程における過渡時挙動の特徴についての知見を得た。

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