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多様な高速炉におけるMA消滅特性の比較(1)

Comparative study for minor actinide transmutation in various fast reactor core concepts (1)

大木 繁夫

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高速炉を用いたマイナーアクチナイド(MA)消滅処理研究の一環として、燃料形態及び冷却材の異なる様々な形式の高速炉におけるMA消滅特性の比較研究を実施している。ナトリウム冷却酸化物燃料高速炉をレファレンスとし、同一の炉心性能において酸化物、窒化物、金属燃料炉心のMA消滅性能の比較を行った結果、窒化物あるいは金属燃料炉心がMA消滅において酸化物燃料炉心に比べ格段に優れた性能を有しているとはいえないことがわかった。冷却材の異なる炉心として、鉛冷却高速炉(BREST-300)及びナトリウム冷却高速炉(3800MWth大型炉)のMA消滅特性を比較した結果、変換率に関してはナトリウム炉の方が上回ること、及び炉心に多くのMAを受け入れてMA変換量を増加させる観点からはBREST-300が優れていることがわかった。MAを炉心に添加すると冷却材ボイド反応度が増加するが、鉛とナトリウムとでは冷却材ボイド反応度に対して感度を持つエネルギー領域が異なっており、これら冷却材ボイド反応度のメカニズムについても比較検討を行った。

Comparative study for various core concepts is being carried out in a frame work of the study for minor actinide (MA) transmutation using a fast reactor. Different fuel types (Oxide, Nitride, Metal) and coolants (Sodium, Lead) were investigated. It is found that neither nitride nor metal-fueled core has significantly more excellent efficiency for MA transmutation comparing with an oxide-fueled core when the basic performance of these cores as a power reactor are fixed. The MA transmutation Properties of lead-cooled fast reaetor (BREST-300) and sodium-cooled fast reactor (3800MWth large core) were compared. The sodium-cooled reactor surpasses BREST-300 on the MA transmutation rate. Meanwhile, it is found that BREST-300 is excellent from the viewpoint of loading much more MA in the core to attain larger MA transmutation amount. The effect of MA to coolant void reactivity is considered by the sensitivity analysis. It is found that the lead void reactivity has different sensible energy regions on MA nuclides from those for the sodium void reactivity.

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