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回収ウランをブランケット燃料として利用した増殖型革新的水冷却炉の炉心概念設計

Conceptual core design of the breeder type FLWR using recovered uranium as blanket fuel

内川 貞夫; 中野 佳洋; 大久保 努; 小林 登

Uchikawa, Sadao; Nakano, Yoshihiro; Okubo, Tsutomu; Kobayashi, Noboru

革新的水冷却炉(FLWR)の増殖型炉心を対象に、軽水炉使用済燃料の再処理に伴い回収されるウランをブランケット燃料として利用した炉心の特性及びその効果を検討した。劣化ウランに替って、$$^{235}$$Uを約1wt%程度含む回収ウランをブランケット燃料として利用することにより、劣化ウランを利用した場合と同等の炉心性能を実現するために必要な核分裂性プルトニウム量を低減でき、さらに、回収ウランを$$^{235}$$U濃縮度5wt%程度まで再濃縮して増殖型FLWR炉心の特徴である二重扁平炉心の中間ブランケット部に装荷することにより、核分裂性プルトニウム残存比を1.1に高めることが可能であるとの見通しが得られた。本炉心概念は、導入時のプルトニウム需給収支が改善されることから、軽水炉サイクルから持続的な核燃料サイクルへの移行を速やかに実現することができ、軽水炉使用済燃料からの回収ウランが利用可能な軽水炉サイクルから高速炉サイクルへの移行期の炉心として有効である。

The present study deals with the potential effects of utilization of uranium recovered from LWR spent fuels as the axial blanket fuels in the core of the breeder type FLWR, which is characterized by the five-layer double-flat-core structure. Design studies shows that the adoption of recovered UO$$_{2}$$ blanket can reduce the required plutonium inventory to attain the same core performances as the previous core design of depleted uranium blankets. Furthermore, the utilization of re-enriched recovered uranium with $$^{235}$$U enrichment of about 5wt% as the internal blanket fuel is evaluated to have a potential of a conversion ratio of 1.1. The core design with reduced plutonium inventory and high conversion ratio can contribute to realize a smooth and speedy transition from the LWR fuel cycle to the sustainable fuel cycle, as a core design for the transitioning period, during which a sufficient amount of uranium recovered from LWR spent fuels is available as resources.

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