溶融塩高速炉の検討

Investigation of molten salt fast breeder reactor

久保田 健一; 江沼 康弘  ; 田中 良彦; 此村 守; 一宮 正和

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平成11年度より2年間の予定で高速増殖炉サイクルの実用化に向けた調査研究として、「実用化戦略調査研究フェーズI」を実施している。本報告書は、このフェーズIの中間段階、すなわち平成11年度の研究成果をまとめたもので、実用化戦略調査研究において対象としたFBRプラントシステムのうち溶融塩高速炉について技術的成立性及び経済性等の観点から検討を加えたものである。平成11年度は、その他概念の高速炉として流動燃料炉全般を対象として検討に着手し、現時点での知見に基づき軽水炉との燃料サイクルの整合が取れるU-Puサイクルが可能な唯一の高速増殖炉体系として、塩化物溶融塩炉を選定した。次に、溶融塩炉の抱える技術的・経済的な様々な課題を摘出・評価したうえで、塩化物溶融塩炉としての諸特徴を具備した溶融塩燃料組成及びプラント概念を暫定構築し、溶融塩以外の冷却材を使用するプラントと比較評価するため、限られた技術情報を前提として技術的及び経済的成立性について評価し以下の結果を得た。(1)塩化物溶融塩炉は固有の安全性を有し、再処理費や燃料費の著しい合理化効果が期待できる。(2)燃料インベントリと炉心冷却能力はNa冷却炉より劣るため、原子炉及び冷却系機器の物量がNa冷却炉より増加する。(3)溶融塩との共存性のある経済的な構造材料開発の見通しが不明である。以上の結果より、現状では次の検討ステップへの移行は時期尚早と考えられる状況であるとの結論に至った。

Phase I of feasibility studies on commercialized fast reactor system is being peformed for two years from Japanese Fiscal Year 1999. In this report, results of the study on fluid fuel reactors (especialiy a molten salt fast breeder reactor concept) are described from the viewpoint of technical and economical concerns of the plant system design. ln JFY1999, we have started to investigate the fluid fuel reactors as alternative concepts of sodium cooled FBR systems with MOX fuel, and selected the unique concept of a molten chloride fast, breeder reactor, whose U-Pu fuel cycle can be related to both light water reactors and fast breeder reactors on the basis of present technical data and design experiences. We selected a preliminary composition of molten fuel and conceptual plant design through evaluation of technical and economical issues essential for the molten salt reactors and then compared them with reference design concepts of sodium cooled FBR systems under limited information on the molten chloride fast breeder reactors. The following results were obtained. (1)The molten chloride fast breeder reactors have inherent safety features in the core and plant performances, ad the fluid fuel is quite promising for cost reduction of the fuel fabrication and reprocessing. (2)On the other hand, the inventory of the molten chloride fuel becomes high and thermal conductivity of the coolant is inferior compared to those of sodium cooled FBR systems, then, the size of main components such as lHX's becomes larger and the amount of construction materials is seems to be increased. (3)Furthermore economical vessel and piping materials which contact with the molten chloride salts are required to be developed. From the results, it is concluded that further steps to investigate the molten chloride fast breeder reactor concepts are too early to be conducted.