Study on enhanced performance sodium-cooled metal fuel core concepts by adopting advanced fuel and flexible design criteria

先進燃料と柔軟な設計条件の適用による高性能ナトリウム冷却金属燃料炉心に関する研究

小林 登; 小川 隆; 大木 繁夫 ; 水野 朋保; 尾形 孝成*

Kobayashi, Noboru; Ogawa, Takashi; Oki, Shigeo; Mizuno, Tomoyasu; Ogata, Takanari*

ナトリウム冷却金属燃料炉心はMOX燃料炉心に比較して、重金属密度が高く、そのため中性子スペクトルが硬く、中性子経済が良好であるという特性を持っている。本研究では、これらの特性を活かした金属燃料炉心の設計を目指し、金属燃料仕様を幅広く検討し、ナトリウムボイド反応度や炉心圧損などの設計条件を柔軟に持たせて、高増殖,コンパクト,低インベントリ,低ボイド反応度,高MA変換率などの種々の炉心概念を検討することが目的である。これらの炉心概念のうち、本報では高増殖炉心について設計検討を行った。設計条件として、ボイド反応度が8以下、炉心高さが150cm以下、被覆管最高温度は650 C以下で、バンドル部圧損を0.4MPa以下とした。その結果、ブランケットなしで増殖比が1.34と得られることがわかった。

The metal fuel core is superior to the mixed oxide fuel core because of its higher breeding ratio and compact core size resulting from neutron economics, hard neutron spectrum, and high content of heavy metal nuclides. Utilizing the advantage of the metal fuel core, conceptual sodium-cooled fast breeder reactor designs have been pursued for the attractive core properties of high breeding ratio, small inventory, compact size, low sodium void reactivity, and high transmutation ratio of the minor actinides. Among attractive cores, a conceptual design for a high breeding ratio was performed without blanket fuels. The design conditions were set so a sodium void reactivity of less than 8, a core height of less than 150 cm, a maximum cladding temperature of 650 C, and a fuel pin bundle pressure drop of 0.4 MPa. The breeding ratio of the resultant core was 1.34 without blanket fuels.