Irradiation behavior analyses of oxide fuel pins for SFR high breeding cores

高増殖比SFRにおける酸化物燃料ピンの照射挙動解析

水野 朋保; 小山 真一  ; 皆藤 威二 ; 上羽 智之 ; 田中 健哉

Mizuno, Tomoyasu; Koyama, Shinichi; Kaito, Takeji; Uwaba, Tomoyuki; Tanaka, Kenya

中空ペレットを用いた混合酸化物(MOX)燃料と酸化物分散強化型マルテンサイト鋼被覆管による燃料ピンは、実用化ナトリウム冷却高速炉の有望な燃料概念である。この燃料概念を標準の低増殖炉心、break-even炉心((高速炉)平衡期炉心)、高増殖炉心に適用することが検討されている。高増殖炉心における燃料ピンの定常運転時の照射挙動を理解するため、U,Pu酸化物燃料とマイナーアクチニド含有燃料の照射挙動計算を、原子力機構で開発した燃料ピン挙動解析コード"CEDAR"を用いて実施した。燃料温度履歴、燃料と被覆管の変形履歴、照射末期における径方向温度分布を評価した結果、本研究で検討した燃料仕様と照射条件において、MOX燃料ピンは250GWd/tまで健全に照射できる見通しが得られた。また、10.4mmの太径ピンでは、問題となるような挙動は解析されなかった。MA含有燃料の温度は、(U,Pu)酸化物燃料よりも高くなる傾向が示されたが、MAによる燃料挙動への影響は限定的であるという評価結果となった。

A mixed oxide fuel pin concept with annular pellets and an ODS cladding is a possible driver fuel for commercialized Sodium-cooled fast reactor (SFR) core. This fuel concept was considered with low breeding ratio as a standard, break-even breeding cores and cores with high breeding ratio (high breeding cores). Some calculations of fuel pin irradiation performance of (U,Pu) oxide fuel and minor actinides bearing oxide fuel were conducted by a fuel performance analysis code CEDAR developed in JAEA to understand the steady state irradiation behavior of fuel pins for the cores with high breeding ratio. The fuel temperature profiles, fuel and cladding deformation profiles, and radial temperature distribution at end of life (EOL) were evaluated. Those results show that the MOX fuel pin having the specifications and irradiation conditions used in this investigation would be irradiated moderately up to approximately 250 GWd/t with well integrity.