Improved safety approach for general safety designs of the next generation sodium-cooled fast reactor systems

次世代ナトリウム冷却高速炉の一般安全設計のための安全アプローチ

岡野 靖; 山野 秀将   ; 藤田 哲史; 久保 重信 ; 堺 公明; 中井 良大 

Okano, Yasushi; Yamano, Hidemasa; Fujita, Satoshi; Kubo, Shigenobu; Sakai, Takaaki; Nakai, Ryodai

次世代ナトリウム冷却高速炉(SFR)の安全アプローチは、シビアアクシデントの防止及び緩和対策を安全設計に組み込むことで、安全性を高めるものであるべきである。本研究は、軽水炉との基本的な安全特性の相違及び東京電力福島第一原子力発電所事故経験の反映に基づき、次世代SFRの安全アプローチを提案するものである。基本的安全特性は5つあり、(1)炉心構造に基づく反応度特性、(2)冷却材圧力、(3)冷却材サブクール度、(4)最終除熱源、(5)ナトリウムの物理的・化学的特性である。これらの特性を基本的安全機能(炉停止,崩壊熱除去,格納)と対応させ、一般的な安全アプローチを導出した。重要な点は、シビアアクシデントの防止・緩和対策を、動的安全系とバランスを取りつつ受動的機能を導入することにある。炉停止系と崩壊熱除去系には、工学的安全系に対する多様性確保の手段として、受動的安全系を設計に取り込む。SFRは低圧システムで格納系に対するチャレンジ要因はもともと小さいことに加え、炉心崩壊事故(CDA)において再臨界による著しい機械的エネルギーの発生を設計により防止・緩和することが必須となる。

General safety approaches are developed for next generation SFR based on the fundamental safety characteristics with incorporating lessons learned from the TEPCO's Fukushima Daiichi accidents. The fundamental characteristics are: reactivity, coolant pressure, sub-cool margin, ultimate heat sink, and sodium properties. These points are considered to derive general safety approach related to fundamental function. The key is to apply passive safety for prevention/mitigation of severe accident in design extension condition (DEC) with balancing active safety systems - passive mechanism should be built-in design for reactor shutdown and decay heat removal especially for DEC in order to enhance diversity to the engineered safety systems utilized for design basis accident. For containment integrity, the potentials of pressure/temperature increases via sodium leak and of significant mechanical energy release by re-criticality in the course of the CDA should be eliminated.