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MOX燃料棒とウラン燃料棒を併用した革新的水冷却炉増殖型燃料集合体の概念検討

Combined use of MOX and UO$$_2$$ fuel rods in fuel assembly designs for plutonium conservation in FLWR

内川 貞夫; 中野 佳洋; 大久保 努

Uchikawa, Sadao; Nakano, Yoshihiro; Okubo, Tsutomu

革新的水冷却炉(FLWR)は、発電炉としての経験・実績が豊富な軽水炉技術に立脚したBWRタイプの水冷却高速炉であり、同一炉心構成のもとで燃料集合体の仕様を変更することにより、将来の核燃料サイクル環境の変化に対応した柔軟かつ高度なプルトニウム利用を目指している。第1ステップでは、軽水炉サイクルインフラを活用したプルトニウムの集中利用を、第2ステップでは、MOX燃料再処理等の高速炉サイクルインフラを利用した増殖による持続的なプルトニウムの多重リサイクル利用を実現する。本研究では、プルサーマル利用により確立される軽水炉燃料サイクル技術に立脚し、FLWRの第1ステップにおいて転換比を1.0近傍まで高めて効率的なプルトニウム利用を実現する燃料集合体概念として、MOX燃料棒とUO$$_2$$燃料棒を集合体内で非均質(アイランド型)に配置した設計概念(FLWR/MIX)を構築し、その成立性を検討した。

The FLWR is an innovative BWR-type reactor with hard neutron spectrum based on the well-experienced LWR technologies. It aims at effective and flexible utilization of uranium and plutonium resources by adopting a two-stage concept of core designs corresponding to the advancement of the fuel cycle technologies and related infrastructures. A new concept of the fuel assembly design named FLWR/MIX has been proposed for the first stage of FLWR to conserve plutonium effectively with a fissile-plutonium conversion ratio of around 1.0, keeping negative void reactivity characteristics. The enriched UO$$_2$$ fuel rods are arranged in the peripheral region of the assembly, surrounding the MOX fuel rods in the central region. Performance evaluation shows that the FLWR/MIX concept is feasible and promising under the framework of the UO$$_2$$ and MOX fuel technologies and related infrastructures which have been established for the current LWR-MOX utilization.

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