高転換型革新的水冷却炉(HC-FLWR)炉心に関する研究

Research on high conversion type FLWR (HC-FLWR) core

中野 佳洋 ; 深谷 裕司   ; 秋江 拓志  ; 石川 信行; 大久保 努; 内川 貞夫

Nakano, Yoshihiro; Fukaya, Yuji; Akie, Hiroshi; Ishikawa, Nobuyuki; Okubo, Tsutomu; Uchikawa, Sadao

革新的水冷却炉(FLWR)を構成する二つの炉心概念、高転換型炉(HC-FLWR)と低減速軽水炉(RMWR)炉のうち、HC-FLWRについて、代表炉心設計,HC-FLWRからRMWRへの移行炉心設計,マイナーアクチニド(MA)リサイクル炉心設計,導入効果の検討を行った。代表炉心設計では、燃料棒直径1.12cm,核分裂性Pu(Puf)富化度10.75%, MOX長85.5cm,取出燃焼度52GWd/t, Puf残存比0.84の炉心を設計した。移行炉心設計では、集合体内の富化度分布調節と燃料交換パターンの工夫により、集合体内及び炉心内の出力分布を平坦化できることを明らかにした。MAリサイクル炉心設計では負のボイド反応度係数を維持しながら取出燃焼度55GWd/tが得られる炉心を設計し、MA添加がボイド反応度係数に寄与する炉物理的メカニズムを、厳密摂動論を用いて明らかにした。導入効果の検討に関しては、本研究で得られた代表炉心設計の結果を踏まえて、より一般的な枠組みで、将来の軽水炉でのプルトニウム有効利用について考察し高転換軽水炉導入のメリットとそのポテンシャルを明らかにした。

A series of research on a high conversion type innovative water reactor for flexible fuel cycle (FLWR) has been conducted. This FLWR is a boiling water reactor (BWR) with a tight triangular fuel rod lattice and the uranium plutonium mixed oxide (MOX) fuel. FLWR is designed for two types of cores to be developed in succession. The preceding core is a high conversion type FLWR (HC-FLWR) and the other core is Reduced Moderation Water Reactor (RMWR) of which the conversion ratio is more than 1.0. Three design studies and a senario study on HC-FLWR are presented in this report. The first design study is for a representative core. The second one is for a transition core from HC-FLWR to RMWR. In the transition core, both assemblies for HC-FLWR and RMWR exist. The third one is for a core to recycle minor actinides (MAs). Regarding to the scenario study, based on design results of the representative core, effective plutonium utilization in future LWR was considered within general framework.