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鉛ビスマス冷却加速器駆動システムを用いた核変換技術の成立性検討

Feasibility study for transmutation system using lead-bismuth cooled accelerator-driven system

辻本 和文 ; 西原 健司 ; 武井 早憲 ; 菅原 隆徳  ; 倉田 有司; 斎藤 滋  ; 大林 寛生 ; 佐々 敏信  ; 菊地 賢司*; 手塚 正雄; 大井川 宏之 

Tsujimoto, Kazufumi; Nishihara, Kenji; Takei, Hayanori; Sugawara, Takanori; Kurata, Yuji; Saito, Shigeru; Obayashi, Hironari; Sasa, Toshinobu; Kikuchi, Kenji*; Tezuka, Masao; Oigawa, Hiroyuki

加速器駆動システム(ADS)において核破砕ターゲット及び冷却材として用いられる鉛ビスマス共晶合金(LBE)に関する研究やビーム窓候補材料に対する照射試験等により新たに得られたデータや知見に基づき、ADS概念の再構築を行い、その成立性を検討した。炉心の核・熱設計では、燃料被覆管候補材である改良9Cr-1Mo鋼のLBE中での最高使用温度の目安値を550$$^{circ}$$Cと設定し、熱出力800MWを維持するのに必要なビーム電流を可能な限り低減する概念を構築した。この炉心概念について、1サイクル600日の運転期間中の燃料被覆管及びビーム窓の健全性評価を行った。その結果、温度及び腐食並びに未照射条件での構造強度について、高い成立性を有することを確認した。材料特性に対する照射影響に関しては、既存データからの類推等により実機ADSの使用条件下においては影響がそれほど大きくはないことを示したが、今後の実験データのさらなる拡充が必要であり、その結果によっては運転サイクルの短縮等の対処が必要となる。ADSの安全性に関する検討では、レベル1PSA(確率論的安全評価)及び基準外事象の過渡解析を行い、炉心損傷及び損傷に伴う再臨界の可能性が非常に低いことを明らかにした。

The design of an accelerator-driven system was modified and its feasibility was investigated on the basis of new data and knowledge for corrosion by lead-bismuth eutectic and irradiation behavior of candidate materials. The neutronics and thermal design was carried out and a modified core concept was established. As a result of evaluation for the integrity of fuel cladding tubes and a beam window, it was confirmed that their structural strength was sufficient under the conditions of design temperature and corrosion environment without irradiation. Though irradiation effects on material properties were considered not to be so serious under the practical conditions of the ADS according to existing irradiation data, it was needed to accumulate further experimental data for more detailed evaluation. According to level-1 PSA and dynamic analysis of beyond-design-basis accidents, it was shown that there was little possibility of core disruption and re-criticality accidents for ADS.

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