Study on high conversion type core of innovative water reactor for flexible fuel cycle (FLWR) for minor actinide (MA) recycling

高転換型革新的水冷却炉(HC-FLWR)におけるMAリサイクルの研究

深谷 裕司   ; 中野 佳洋 ; 大久保 努

Fukaya, Yuji; Nakano, Yoshihiro; Okubo, Tsutomu

既存の軽水炉技術を用いた将来に向けての継続的なエネルギー供給を確立するため、革新的水冷却炉(FLWR)の炉心概念研究が行われてきた。導入初期段階では、現行軽水炉技術とのギャップの少ない高転換型革新的水冷却炉(HC-FLWR)による軽水炉使用済燃料からのPuのリサイクルを想定している。さらに、本研究においては、このHC-FLWRによるMAリサイクルの検討を行った。HC-FLWRにおけるMAリサイクルはMAリサイクルの早期導入可能オプションとしても有効である。HC-FLWR炉心にMAを添加することにより、ボイド反応度係数の悪化及び燃焼度の低下が発生するために、HC-FLWRによるMAリサイクルを行うためには設計の変更が必要であることがわかった。炉心設計の最適化を行うため、炉心燃焼計算を用いたパラメーターサーベイを行った。最終的な設計値は三次元核熱結合炉心計算により決定された。主な設計値としてはPuf富化度13wt%,取出し燃焼度55GWd/tであり、NpもしくはAmを2wt%添加することが可能である。このときMA低下率は1程度となる。特に、Npを添加した際は効果的に核変換が行われるため、本炉心概念は環境負荷低減に有効であると考えられる。

In order to ensure sustainable energy supplies based on the well-established light water reactor (LWR) technologies, conceptual design studies have been performed on the innovative water reactor for flexible fuel cycle (FLWR) with the high conversion ratio core. For early introduction of FLWR, the conceptual design of the high conversion type one (HC-FLWR) was constructed. Furthermore, the investigation of minor actinide (MA) recycling based on the HC-FLWR core concept has been performed in this study. It would be a good option as early introduction if HC-FLWR can recycle MAs. To recycle MAs in HC-FLWR, the core design should be changed. Then, the investigation on the core characteristics were performed using the results from parameter surveys with core burn-up calculations. The major core specifications are as follows. The Puf content is 13wt%. The discharge burn-up is about 55 GWd/t. Around 2wt% of Np or Am can be recycled. The MA conversion ratios are around unity.