重金属冷却炉の検討; 平成11年度成果

Heavy liquid Metal cooled fast breeder reactor; Results in 1999

三原 隆嗣 ; 江沼 康弘  ; 田中 良彦; 梅津 陽一郎; 一宮 正和

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中長期事業計画を受けて、平成11年度から本格的に開始したFBRサイクルの実用化戦略調査研究では、多様なFBRプラントの技術選択肢について検討を実施している。本報告書は、これらの技術選択肢の内、重金属冷却高速炉概念について検討を実施し報告するものである。今年度は、大型鋼製炉容器鉛冷却炉、大型ポンド式炉容器鉛冷却炉、中型モジュールタンク式鉛冷却炉及び中型モジュールタンク式鉛一ビスマス冷却炉の4概念を検討し以下の結論を得た。・大型炉タンク方式概念は、冷却材の比重が大きいことから荷重条件が厳しくなり、重量過大となることで経済性のメリットが見いだせない。・ポンド式の概念では、ISIを考慮したコンクリート断熱層の重量が過大・ループ式の概念では配管引回し等は困難、トップエントリ方式もトリチェリ真空防止でカバーガス圧が過大となり成立性見込なし。解として2重管スライドジョイント方式を選定したが防蝕被膜との両立性に難あり・中小型モジュール方式では、NSSS物量は現在概念設計を実施しているナトリウム冷却炉に比較してまだまだ過大であるものの、今後の研究の進展により物量の削減を図れる見通しである。・ビスマス資源量は有意な問題とはならないと考えられるものの、価格については今後も検討が必要。以上の検討結果により、2000年度に検討する有望な炉型として中型Pb-Biタンク型炉を選定した。

Based on the medium and long-term program of JNC, the feasibility study for fast breeder reactors (FBRs) including related nuclear fuel cycles has been started from the 1999 fiscal year. Various options of FBR plant systems have been studied and a concept of Heavy Liquid Metal cooled FBRs is one of these options. The purpose of this paper is to research and evaluate Heavy Liquid Metal cooled FBRs on the basis of literatures. First, we selected four types of plant concepts listed below. Concept 1: Large-scale pond type reactor with Pb cooled. Concept 2: Large-scale loop type reactor with Pb cooled. Concept 3: Medium-scale module tank type reactor with Pb cooled. Concept 4: Small scale module tank type reactor with Pb-Bi cooled. Concept l and 2 are selected to seek for scale merit on economical aspect. ln Concept 3 and 4, we tried to reduce the inventory of HLMC and to ease the load conditions on structures and seek for competitiveness with module effect such as mass production and learning effect. Through a preliminary design study, we identified some technical features of each concept and roughly evaluated economical competitiveness based on total weight of the NSSSs. From this study, we concluded (1)lngeneral, the large-scale type concepts have little economical advantage because of its huge amount of material needed for its severe load conditions. (Concept 1&2) (2)Even for the large-scale pond type reactor, the conclusion seems to be the same. Total amount of the thermal shielding material became huge. Aseismatic structure makes the amount of material increase under the Japanese seismic condition. (Concept1) (3)For the large-scale loop type reactor, we selected side entry and dual walled piping concept with slide-joint inner wall to cope with thermal expansion of piping system. However, there seemed to be difficulty with compatibility between slide-joint and oxide film corrosion prevention measures. (Concept2) (4)The medium and small modular type ...