Conceptual design of Innovative Water Reactor for Flexible Fuel Cycle (FLWR)

革新的水冷却炉(FLWR)の概念設計

大久保 努; 内川 貞夫; 中野 佳洋 ; 秋江 拓志  ; 小林 登; 深谷 裕司   

Okubo, Tsutomu; Uchikawa, Sadao; Nakano, Yoshihiro; Akie, Hiroshi; Kobayashi, Noboru; Fukaya, Yuji

成熟し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、革新的水冷却炉(FLWR)の概念検討が原子力機構で実施されている。本概念は、MOX燃料を装荷した稠密炉心を使用するもので、2つのステップから構成されている。第1ステップは高転換型炉心(HC-FLWR)で現行の軽水炉やプルサーマルからのスムーズな技術的連続性を目指したものである。第2ステップは、低減速軽水炉(RMWR)概念であり、1.0を超える高い転換比を実現してプルトニウムの多重リサイクルを達成するものである。重要な点は、この2つの炉心概念では、同じ大きさの燃料集合体を使用する点であり、このため、将来の燃料サイクル環境に柔軟に対応しながら同じ原子炉システムにおいて前者から後者へ移行できる点である。本論文では、FLWRの概念設計の結果を示す。HC-FLWRの概念設計は最近改良され、核熱結合計算によって炉心特性詳細な評価を行った。本炉心では、55GWd/t程度の燃焼度を達成可能である。

For the future sustainable energy supply based on the matured LWR technologies, a concept of FLWR has been studied in JAEA. The concept utilizes the tight-lattice core loaded with the MOX fuel, and consists of two steps. The first step realizes a high conversion type one (HC-FLWR) to keep the smooth technical continuity from the LWR technologies. The second is the RMWR concept, which realizes a high conversion ratio over 1.0 for Pu multiple recycling. The key point is that the two core concepts utilize the same size fuel assemblies, and hence, the former can proceed to the latter in the same reactor system based flexibly on the future fuel cycle circumstances. In the present paper, investigation results on the FLWR conceptual design are presented. The design of the HC-FLWR core has been recently improved, and detailed core properties have been evaluated by the neutronics and thermal-hydraulics coupled calculations. The core can achieve the average burn-up around 55GWd/t.