Conceptual design study for the demonstration reactor of JSFR, 4; Structural design of reactor vessel

JSFR実証炉の概念設計,4; 原子炉容器の構造設計

川崎 信史 ; 岡村 茂樹*; 澤 直樹*; 阪本 善彦 ; 根岸 和生

Kawasaki, Nobuchika; Okamura, Shigeki*; Sawa, Naoki*; Sakamoto, Yoshihiko; Negishi, Kazuo

JSFRはコンパクト化されたホットベッセル概念を原子炉システムに対し採用している。ホットベッセル概念の構造設計において重要となるのは、耐震設計と耐熱設計を両立させることである。本研究では、新潟県中越沖地震を考慮したうえで、国内共通地震条件を設定し、耐震設計を行った。座屈評価裕度の観点から、750MWeと500Mwe両原子炉プラントの原子炉容器肉厚が50mmと設定された。結果として座屈評価裕度は、2.4以上を確保できている。座屈評価裕度の観点からは、750MWeと500Mweという電気出力の差は無視しうる。肉厚50mmの条件で、耐熱設計を実施した。2.2日,3.2日,4.3日起動の3条件が起動条件として選定され、熱ラチェット評価とクリープ疲労評価が実施された。これらの評価を満足させるためには、3.2日以上の起動日数が必要なことがわかった。発生熱応力の大きさはほぼ等しいため、750MWeと500Mweという電気出力の差は、耐熱設計の観点からも無視しうる。

Japan Sodium-Cooled Fast Reactor adopts an compacted hot reactor vessel concept. From the point of structural designs to ensure both seismic design and elevated temperature design is important. In this study, based on a common conservative seismic loading condition considered with the Niigata-ken Chuetsu-oki Earthquake, seismic evaluations were carried out, the thicknesses of reactor vessels of 750 MWe and 500 MWe output plants were determined. For both plants 50 mm was selected as the thickness, and ensured buckling evaluation margins were more than 2.4. From the point of seismic design, the difference of plant output was negligible. With the condition of 50 mm thickness of reactor vessel, thermal integrities were evaluated. For three plant start-up conditions which were 2.2, 3.2, and 4.3 days, thermal ratcheting and creep-fatigue damage were evaluated. As a result plant start-up period needed more than 3.2 days for both 750 MWe and 500 MWe output plants. Caused thermal stress were the nearly same for both plants, therefore from the point of thermal design, the difference of plant output was negligible.