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振動充填燃料採用による炉心・燃料設計への影響に関する検討

Study on influence to core and fuel design by adopting vibro-packed fuel and sphere-pac fuel

永沼 正行; 相田 達也*; 林 秀行

Naganuma, Masayuki; Aida, Tatsuya*; Hayashi, Hideyuki

実用化戦略調査研究(FS)におけるNa冷却MOX燃料炉心の設計では、ペレット燃料を採用した炉心を中心に評価を実施している。一方、FSでは、燃料形態として、振動充填燃料も検討対象としている。振動充填燃料を採用した炉心では、ペレット燃料との燃料挙動の相違を反映した設計検討が必要であるが、十分な検討がなされていない状況である。そこで、本検討では、設計評価上重要と考えられる燃料熱設計モデルについて、現状の知見の範囲で適当と判断されるモデルを選定し、炉心・燃料仕様,核特性への影響を評価した。検討の結果、燃料熱設計モデルに関しては、組織変化開始温度,組織変化領域密度等の組織変化モデル条件の設定が重要であることがわかり、照射後試験結果との整合性から選定した。このモデルでは、振動充填燃料の設計線出力は390W/cm程度まで低減される可能性があることがわかった。この結果を反映し、FSの代表炉心を対象に影響評価を行ったところ、燃料ピン径等の仕様の一部に見直しは要求されるものの、核特性に与える影響は小さく、FSの設計条件,炉心性能目標を満足できる設計が可能であることがわかった。

In the core and fuel design of sodium-cooled MOX fuel FR of FS, core designs with pellet fuel were mainly evaluated. However, vibro-packed fuel and sphere-pac fuel are also considered one of the candidates. Besides, the design must be affected by difference of the fuel behavior, however, the influence had not yet been evaluated adequately. Thus, authors examined the fuel thermal design model and evaluated the influences to the core and fuel design quantitatively. As a result, in the fuel thermal design model, selection of restructuring conditions was found to be important. Proper values were evaluated from the viewpoint of fitting PIE results. In applying this model, limitation of the stationary LHR was reduced to 390 W/cm. For FS phase-II reference cores, though it is required to modify specifications due to the decrease of LHR, the influence to nuclear performance is found to be benign. Therefore, the design that meets the requirements and targets of FS is possible for those fuels.

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