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「もんじゅ」における実用化像実証炉心の設計検討,2

Design study on a demonstration core for a practical LMFBR in Monju, 2

齋藤 浩介; 前田 誠一郎; 樋口 真史*; 高野 光弘*; 中沢 博明

Saito, Kosuke; Maeda, Seiichiro; Higuchi, Masashi*; Takano, Mitsuhiro*; Nakazawa, Hiroaki

耐スエリング性に優れた酸化物分散強化型フェライト鋼(ODS鋼)を炉心材料に適用し、太径中空ペレットを用いた燃料を取替燃料として装荷し、実用化段階で想定される炉心・燃料像(取出平均燃焼度約150GWd/t,長期運転サイクル)を高速増殖原型炉「もんじゅ」で実証する構想の検討を進めている。2003年度に実施した設計検討時点からODS鋼の材料強度基準案が改訂されたことを踏まえ、その影響を把握するとともに核・熱・燃料設計の成立性に関して改めて確認した。ODS鋼の材料強度の低下に対応して被覆管強度評価の成立性が確保できるように被覆管肉厚と外径との比を増加させるように燃料仕様を見直した。これに伴って被覆管外径,運転サイクル期間等の炉心・燃料に関する基本仕様を再設定した。なお、本検討では現行の原子炉出力を維持できる127本バンドル炉心案を対象とした。核設計検討では、燃料仕様変更による燃料体積率の低減に伴う影響を受けるものの、最大線出力,燃料反応度等の主要な評価項目について設計目標を満足し、成立性が確保される見通しを確認した。熱・燃料設計では、被覆管強度評価を満足する被覆管最高温度を把握するとともに炉内出力分布を踏まえ、この被覆管最高温度を満足するように冷却材流量配分設計が可能な見通しであることを確認した。

Because of the revision on the standardized strength of the ODS steel, the previous design study of MONJU demonstrative core has been obliged to be reconsidered. For economical advantages, only a 127 pins-bundle core was selected to be redesigned. For the sake of cladding endurance, the ratio of cladding thickness to outer diameter was reset incrementally followed by the determination of the basic specification of a pin. Notwithstanding some deterioration thanks to the reduction of a fuel volume fraction, the prospect in neutronics was obtained. Coolant flow distribution design which was based on power distribution was successfully carried out without overheating cladding. Average burn-up of 150 GWd/t and 380 days-long operational period per cycle are to be attained, and the designed core can thermally afford to receive test fuels. The study has necessity to be advanced extensively for the purpose of materialization according to the circumstances of MONJU in future.

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