Study on characteristics of void reactivity coefficients for high-conversion-type core of FLWR for MA recycling

高転換型革新的水冷却炉(HC-FLWR)におけるボイド反応度係数特性の研究

深谷 裕司   ; 中野 佳洋 ; 大久保 努

Fukaya, Yuji; Nakano, Yoshihiro; Okubo, Tsutomu

高転換型革新的水冷却炉(HC-FLWR)によるMAリサイクル炉心では、ボイド反応度係数が主要な設計上の制限となる。これは、添加されたMAがボイド反応度係数を悪化させることによる。そのため、ボイド反応度係数の炉物理的メカニズムの検討が重要である。そこで、本研究においては厳密摂動論を用いたボイド反応度係数特性の検討を行った。厳密摂動論においては、反応度を断面積変化に関連付けることができ、散乱項,漏洩項,吸収項,核分裂項に分解することができる。結果として、MA添加によるボイド反応度係数の悪化がおもに散乱項を通じて発生していることが判明した。さらに、ボイド反応度係数は燃料棒直径が小さくなるにつれて散乱項を通して改善され、炉心長の短尺化により漏洩項を通じて改善されることも明らかにした。

The investigation on the characteristics of void reactivity coefficients for the high-conversion-type core of the FLWR (HC-FLWR) concept for MA recycling has been performed. They are the major restrictions for the core design of HC-FLWR for MA recycling, because the loaded MA makes them worse. Thus, the investigation of void reactivity coefficients has been performed using the exact perturbation calculations. In the exact perturbation theory, the reactivity is divided into scattering, leakage, absorption, and fission terms. Then, the worsening of the void reactivity coefficient caused by the MA loading mainly via the scattering term is found. Moreover, the void reactivity coefficient becomes better via the scattering term for the smaller fuel rod diameter, and via the leakage term for the lower core height. In addition, it is found that the 100% void reactivity coefficient cannot be negative only with the scattering effect, but can be negative with the leakage effect.