Evaluation of the decay heat limits in electrorefiners for reprocessing spent metallic fuels

使用済金属燃料の再処理用電解槽における崩壊熱制限値の評価

小林 嗣幸

Kobayashi, Tsuguyuki

2次元の定常伝熱計算結果に基づき電解槽中の溶融塩に蓄積する崩壊熱に対する設計上の制限値を提案した。電解槽の外面を強制冷却によって冷却することにより自然循環除熱に比べて崩壊熱の制限値を3040%増加させられることがわかった。過渡時も含めた制限値を定常伝熱計算によって求めた平衡温度から評価することの妥当性を1次元の非定常計算によって確認した。ここで、提案された崩壊熱の制限値は、溶融塩の交換頻度に対して使用済燃料中のボンドNaや希土類FPの蓄積より重要な制限要因となることがわかった。

Design limits on the accumulated decay heat in the molten salt of an electrorefiner (ER) are proposed based on two dimensional steady state calculations. It was found that forced convection cooling of the outer surface of ER allows at maximum about 30 to 40% larger decay heat than that for natural circulation cooling. The validity of a steady state calculation is confirmed by comparison with a one dimensional non-steady state calculation. Estimated decay heat limits are compared with that of NaCl resulting from the bonding Na in the spent metallic fuel and the lanthanides concentration in the salt. These comparisons suggest that consideration of the decay heat is very important for the continuous usage of the salt in the ER.