不要元素除去による高速炉リサイクル概念「ORIENTサイクル」の炉心への影響評価

Influences on reactor core characteristics with respect to the "ORIENT-cycle"; Fast reactor recycle concept based on removal of impedimental elements

大木 繁夫 ; 大木 繁夫 

Oki, Shigeo; Oki, Shigeo

不要元素除去による高速炉リサイクル概念であるORIENTサイクル(平成13年度検討概念)について、再処理後の新燃料に随伴する核分裂生成物(FP:Zr,Mo,Pd,Cs,Ce,Nd,Sm等)による炉心特性への影響を評価した。ナトリウム冷却酸化物燃料大型高速炉における1回リサイクル後の燃焼反応度(燃料サイクル過剰反応度)の増加量は、湿式再処理ベースのORIENTサイクルでは約0.7%⊿k/kk'、乾式再処理(金属電解法)ベースのORIENTサイクルでは約0.3%⊿k/kk'である。増殖比は湿式ベース概念で約0.05、乾式ベース概念で約0.02減少する。なお、Naボイド反応度やドップラー係数も悪化するが、燃焼反応度や増殖比に比べ影響は小さい。 多重リサイクルを行った場合、随伴FPの蓄積により炉心特性への影響はさらに悪化する。燃焼反応度の増加量は、湿式ベース概念では最大2%⊿k/kk'、乾式ベース概念では最大1%⊿k/kk'程度となる。炉心特性への影響は大きく、FP除去率の向上等のさらなる検討を必要とする。

(ORIENT-cycle) is a fast reactor recycle concept based on removal of impedimental elements. With respect to the ORIENT-cycle examples developed in 2001, this report summarizes influences on core characteristics caused by the remaining fission products(FPs) in recycled fuel such as Zr,Mo,Pd,Cs,Ce,Nd,Sm,etc. In the case of one ORIENT-cycle example based on aqueous reprocessing, burnup reactivity (fuel cycle excess reactivity) of a conventional large fast reactor (sodium-cooled, MOX fueled) increases by about 0.7% delta k/kk' after the first recycle. For another kind of ORIENT-cycle example based on pyro-chemical reprocessing, burnup reactivity increases by about 0.3% delta k/kk' after the first recycle. Breeding ratio decreases by about 0.05 for the aqueous reprocessing case, and by about 0.02 for the pyro-chemical reprocessing case. Sodium void reactivity and Doppler constant also deteriorate, but these influences are small compared with burnup reactivity and breeding ratio. Due to the accumulation of FPs by multiple recycle, influences on the core characteristics become larger. Increment of burnup reactivity rises up to 2 % delta k/kk' for the aqueous reprocessing case, while 1 % delta k/kk' for the pyro-chemical reprocessing case. To reduce the above-mentioned significant influences, we need more efforts on increase of FP extraction coefficients and so on.