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A Modular metal fuel fast reactor enhancing economic potential

高速炉サイクルの低コスト実証のための金属燃料小型炉の概念設計

近澤 佳隆 ; 岡野 靖; 此村 守; 佐藤 浩司; 安藤 将人*; 中西 繁之*; 澤 直樹*; 島川 佳郎*

Chikazawa, Yoshitaka; Okano, Yasushi; Konomura, Mamoru; Sato, Koji; Ando, Masato*; Nakanishi, Shigeyuki*; Sawa, Naoki*; Shimakawa, Yoshio*

小型炉は小型特有の合理化対策,設計規格化,習熟効果により投資及びR&Dリスクを削減しつつ大型炉に匹敵する経済性を達成する可能性がある。ここでは多数基設置時において大型炉と同等の経済性を達成する可能性のある300MWeナトリウム冷却小型炉の概念設計を実施した。燃料型式はPu-U-Zr$$_{3}$$元合金の金属燃料,炉心型式は金属燃料において炉心出口温度550$$^{circ}$$Cを達成可能なZr密度含有率2領域単一Pu富化度炉心を採用した。冷却系は電磁ポンプを直列2基設置することにより、1ループ化し、1次系電磁ポンプは中間熱交換器内部に組み込む方式とした。燃料貯蔵設備は原子炉建屋容積低減を考慮して原子炉容器内貯蔵(IVS)として、使用済燃料の4年間貯蔵を想定した貯蔵容量を確保した。NSSS物量は1186ton,建屋容積は65100m$$^3$$と評価され同等の出力である原型炉の207000m$$^3$$より大幅に小さくなった。高速増殖炉サイクル実証については、本概念と3.3tHM/y再処理・燃料製造設備を想定し、比較的少ない投資により高速炉サイクル商用化を実証できる可能性のあることを示した。

A diversified or modular power source is attractive since it requires a low construction cost per unit and can be demonstrated in small scale experimental facilities. In this study, a new metal fuel sodium cooled reactor with 300MW electric has been developed enhancing cost reduction. And economical potential at demonstration stage with first of a kind (FOAK) is emphasized. A minimum configuration with a compact reactor vessel, a one-loop main cooling system and a simple fuel handling system are adopted enhancing cost reduction within safety requirement. Besides, construction cost of a demonstration plant with a first kind of reactor and a small reprocessing and fuel manufacturing facility is also evaluated. A major feature of the present concept is that the demonstration facilities can be appropriated for commercialized ones since they can be easily commercialize by increasing reactor and electrorefiner modules. A FBR cycle commercialization scenario using the present concept is thought to give low risk and high cost performance since the total demonstration plant cost is relatively small and the facilities are directly appropriated to commercial use.

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