Investigation on Innovative Water Reactor for Flexible Fuel Cycle(FLWR)

革新的水冷却炉(FLWR)に関する検討

大久保 努; 内川 貞夫; 久語 輝彦 ; 秋江 拓志  ; 岩村 公道

Okubo, Tsutomu; Uchikawa, Sadao; Kugo, Teruhiko; Akie, Hiroshi; Iwamura, Takamichi

これまでに培われてきた軽水炉技術に立脚して、将来の持続的なエネルギー供給を確保するために、日本原子力研究開発機構では革新的水冷却炉(FLWR)概念の検討を進めてきた。本概念は、プルトニウムの多重リサイクルを2段階に分けて行うことにより、ウラン及びプルトニウム資源の有効かつ柔軟な利用を目指したものである。第1段階では、FLWR炉心は高転型炉心概念であり、軽水炉やプルサーマル利用から大きな技術的なギャップなしにスムーズな連続性を確保することを目指したものである。第2段階の炉心は低減速軽水炉炉心概念であり、軽水炉技術によるプルトニウムのリサイクルによって持続的・長期的なエネルギー供給に有効な1.0以上の転換比を達成するものである。重要な点は、両方の概念は両立性の有る同じ大きさの燃料集合体を使用することから、原子炉の寿命期間中に、同じ原子炉において第1から第2ステップへ進むことができる点であり、天然ウラン資源状況やMOX使用済み燃料用再処理の確立等の将来の燃料サイクル環境に柔軟に対応可能である。これまでに、詳細な検討が、炉心設計をはじめ稠密炉心における熱流動等の関連する実験も含めた研究とともに進められてきており、それらの成果により本提案概念の成立性は高く有望であるとの見通しが得られている。2030年代におけるFLWRの商用化のために、400MWe級の小型炉を2010年代に導入炉として建設することを提案している。

A concept of Innovative Water Reactor for Flexible Fuel Cycle(FLWR) has been investigated in JAEA in order to ensure sustainable energy supply in the future based on the well-developed LWR technologies. The concept aims at effective and flexible utilization of uranium and plutonium resources through plutonium multiple recycling by two steps. In the first step, FLWR core realizes a high conversion type core concept, which is basically intended to keep the smooth technical continuity from current LWR and coming LWR-MOX technologies without significant gaps in technical point of view. The core in the second step represents the RMWR core concept, which realizes a high conversion ratio over 1.0 being useful for the long-term sustainable energy supply through plutonium multiple recycling based on the LWR technologies. The key point is that the core concepts in both steps utilize the compatible and the same size fuel assemblies, and hence during the reactor operation period, the former concept can proceed to the latter in the same reactor system, corresponding flexibly to the expected change in the future circumstances of natural uranium resource, or establishment of economical reprocessing technology for the MOX spent fuel. Detailed investigation have been performed on the core design, in conjunction with the other related studies such as on the thermal hydraulics in the tight-lattice core including the experimental activities, and the results obtained so far have shown that the proposed concept is feasible and promising. For commercial realization of the FLWRs in 2030s, a 400MWe class small reactor is proposed to be constructed in 2010s as a leading demonstration plant.