Feasibility study on an upgraded future Monju core concept with extended operation cycle length of one year and increased fuel burnup

「もんじゅ」高度化炉心概念(1年連続運転サイクル・高燃焼度炉心)の研究

金城 秀人*; 影山 武*; 北野 彰洋 ; 宇佐美 晋 

Kinjo, Hidehito*; Kageyama, Takeshi*; Kitano, Akihiro; Usami, Shin

将来の「もんじゅ」炉心の性能向上に関する研究を行った。本研究の目的は、実用化FBR炉心が目標とする「1年連続運転サイクル・150GWd/t取出燃焼度」の炉心性能を「もんじゅ」で実証するための炉心概念・方策を検討し、技術的成立性を示すことである。通常、運転サイクル期間を延長すると燃焼欠損反応度が増大し、反応度収支上の炉停止余裕が減少する。このため、(1)太径・高密度・長尺ペレット燃料を導入して内部転換比向上,燃焼反応度増大を抑制し、(2)制御棒吸収体のB-10濃縮度や吸収体長さも変更して制御棒価値を増加させ、反応度収支を改善した。この炉心概念の主要炉心核熱特性を評価した結果、炉心出力分布や反応度制御特性,ドップラ・ボイド反応度等安全特性へ有意な影響を与えずに、2500リットル程度の「もんじゅ」中型炉心体系においても1年連続運転が可能であることが示された。以上により「もんじゅ」高度化炉心概念の成立性を確認した。

A conceptual design study has been performed on upgrading the core performance of the Japanese FBR Monju. The main aim of this study is to investigate and demonstrate the feasibility of an upgraded core with an extended refueling interval of 365 EFPD and increased average fuel burnup of 150 GWd/t, which are expected in future commercial FBRs. Two design measures have been taken to accommodate the largely increased burnup reactivity for the longer cycle: (1) A modified fuel pin with increased pin diameter, pellet density and active core height has been introduced to improve the burnup reactivity, (2) The control rod specification has been modified to enhance the reactivity worth by increasing the B content to assure sufficient shutdown margin. The evaluation results show that even a medium sized core of about 2.5 m could achieve the target, without causing significant drawbacks to the core characteristics. The feasibility is thus demonstrated.