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重金属冷却炉の崩壊熱除去特性解析 - 鉛、鉛-ビスマス、ナトリウム冷却炉の比較評価 -

Decay heat removal analyses on the heavy liquid metal cooled fast breeding reactor; Comparisons of the decay heat removal characteristics on Lead, Lead-Bismuth and Sodium cooled reactors

堺 公明; 岩崎 隆*; 大島 宏之; 山口 彰

not registered; not registered; Ohshima, Hiroyuki; Yamaguchi, Akira

サイクル機構では、高速増殖炉の実用化戦略調査研究として、多様な冷却材を対象とした幅広い実用化像に関する設計研究を進めている。その一環として、本研究では、鉛及び鉛-ビスマス合金を冷却材とする重金属冷却炉を対象として、重要な熱流動評価項目である崩壊熱除去特性について、ナトリウム冷却炉と比較し、冷却材の相違に基づく崩壊熱除去特性を比較整理することを目的としている。鉛及び鉛-ビスマスの重金属冷却材は、空気及び水と化学的に不活性であることから、経済性に優れた2次系削除のプラント概念が多く提案されている。本解析では、2次系削除プラントを等価的な比較対象プラントとして設定し、ナトリウム、鉛及び鉛-ビスマス冷却材についてSuper-COPDコードによる崩壊熱除去特性解析を実施し、それらのプラント動特性の相違について比較した。また、鉛冷却大型ループ型炉として最適化された設計概念を対象として、崩壊熱除去特性解析を実施した。その結果、一般的な特性として、重金属冷却材は伝熱面の酸化膜形成及び腐食等による伝熱への影響について今後確認が必要であるものの、崩壊熱除去特性に関しては、重金属冷却材は冷却性に優れたナトリウムと同等な除熱能力を有し、特に、受動的崩壊熱除去特性である自然循環特性に優れた能力を有することが明らかになった。

The feasibility study on several concepts for the commercial fast breeder reactor(FBR) in future has been conducted in JNC for the kinds of possible coolants and fuel types to confirm the direction of the FBR developments in Japan. ln this report, Lead and Lead-Bismuth eutectic coolants were estimated for the decay heat removal characteristics by the comparison with sodium coolant that has excellent features for the heat transfer and heat transport performance. Heavy liquid metal coolants, such as Lead and Lead-Bismuth, have desirable chemical inertness for water and atmosphere. Therefore, there are many economical plant proposals without an intermediate heat transport system that prevents the direct effect on a reactor core by the chemical reaction between water and the liquid metal coolant at the hypocritical tube fairer accidents in a steam generator. ln this study, transient analyses on the thermal-hydraulics have been performed for the decay heat removal events in "Equivalent plant" with the Lead, Lead-Bismuth and Sodium coolant by using Super-COPD code. And a resulted optimized lead cooled plant in feasibility study was also analyzed for the comparison. ln conclusion, it is become clear that the natural circulation performance, that has an important roll in passive safety characteristic of the reactor, is more excellent in heavy liquid metals than sodium coolant during the decay heat removal transients. However, we need to conform the heat transfer reduction by the oxidize film or the corrosion products expected to appear on the heat transfer surface in the Lead and Lead-Bismuth circumstance.

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