検索対象:     
報告書番号:
※ 半角英数字
 年 ~ 
 年

Burn-up characteristics and criticality effect of impurities in the graphite structure of a commercial-scale prismatic HTGR

商用ブロック型高温ガス炉に対する黒鉛構造中の不純物の燃焼特性および臨界性

深谷 裕司; 後藤 実; 西原 哲夫

Fukaya, Yuji; Goto, Minoru; Nishihara, Tetsuo

商用ブロック型高温ガス炉のための黒鉛中の不純物の燃焼特性と臨界性に関する研究を行った。高温ガス炉では、炉内が黒鉛構造で満たされるため、黒鉛中の不純物による臨界性に対する毒作用が無視できない。そこで、商用高温ガス炉であるGTHTR300は高純度黒鉛材料であるIG-110を臨界性の観点から、燃料ブロックに隣接する反射体に用いている。燃料ブロックでもIG-110が用いられるべきであるが、経済性の観点から低純度黒鉛材料であるIG-11を用いている。本研究では、高純度黒鉛材料の商用高温ガス炉に対する必要性を不純物の燃焼特性と臨界性を評価することにより再検討する。不純物の毒作用はホウ素等量であらわされるが、この値は$$^{10}$$Bの燃焼のように、指数的に減少し、初期値の1%程度のレベルで飽和する。一方で、IG-11のホウ素等量の1%に相当する0.03ppmの臨界性は燃料ブロック及び反射体ブロックに装荷した場合の両方において、0.01%$$Delta$$k/kk'以下であり無視できる。不純物は天然ホウ素で代表しても問題はない。そこで、不純物の毒作用を全炉心燃焼計算で行った。その結果、商用高温ガス炉に対しては、不純物の臨界性に対する影響は問題にならないことが分かった。なぜなら、IG-11を用いた場合でもサイクル末期までに十分に燃焼するためである。この結果により、IG-110を排除することにより、より経済的な発電が期待できる。

Burn-up characteristics and criticality of impurity contained into graphite structure for commercial scale prismatic High Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR) have been investigated. For HTGR, of which the core is filled graphite structure, the impurity contained into the graphite has unignorable poison effect for criticality. Then, GTHTR300, commercial scale HTGR, employed high grade graphite material named IG-110 to take into account the criticality effect for the reflector blocks next to fuel blocks. The fuel blocks, which should also employ IG-110, employ lower grade graphite material named IG-11 from the economic perspective. In this study, the necessity of high grade graphite material for commercial scale HTGR is reconsidered by evaluating the burn-up characteristics and criticality of the impurity. The poison effect of the impurity, which is used to be expressed by a boron equivalent, reduces exponentially like burn-up of $$^{10}$$B, and saturate at a level of 1 % of the initial value of boron equivalent. On the other hand, the criticality effect of the boron equivalent of 0.03 ppm, which corresponds to a level of 1 % of IG-11 shows ignorable values lower than 0.01 %$$Delta$$k/kk' for both of fuel blocks and reflector blocks. The impurity can be represented by natural boron without problem. Therefore, the poison effect of the impurity is evaluated with whole core burn-up calculations. As a result, it is concluded that the impurity is not problematic from the viewpoint of criticality for commercial scale HTGR because it is burned clearly until End of Cycle (EOC) even with the low grade graphite material of IG-11. According to this result, more economic electricity generation with HTGR is expected by abolishing the utilization of IG-110.

Access

:

- Accesses

InCites™

:

パーセンタイル:100

分野:Nuclear Science & Technology

Altmetrics

:

[CLARIVATE ANALYTICS], [WEB OF SCIENCE], [HIGHLY CITED PAPER & CUP LOGO] and [HOT PAPER & FIRE LOGO] are trademarks of Clarivate Analytics, and/or its affiliated company or companies, and used herein by permission and/or license.