Current status of the next generation fast reactor core & fuel design and related R&Ds in Japan

日本における次世代高速炉の炉心・燃料設計及び関連する研究開発の現状

前田 誠一郎 ; 大木 繁夫 ; 大塚 智史   ; 森本 恭一 ; 小澤 隆之   ; 上出 英樹 

Maeda, Seiichiro; Oki, Shigeo; Otsuka, Satoshi; Morimoto, Kyoichi; Ozawa, Takayuki; Kamide, Hideki

安全性、環境負荷低減、経済競争力等の幾つかの目標を狙って、日本において次世代高速炉の研究が行われている。安全面では炉心損傷事故での再臨界を防止するため、FAIDUS(内部ダクト付燃料集合体)概念が採用されている。放射性廃棄物の量及び潜在的放射性毒性を低減するために、マイナーアクチニド元素を含むウラン・プルトニウム混合酸化物(MOX)燃料が適用される。燃料サイクルコストを低減するために、高燃焼度燃料が追及される。設計上の工夫によって様々な設計基準を満足する炉心・燃料設計の候補概念が確立された。また、原子力機構においてMA-MOX燃料の物性、照射挙動が研究されている。原子力機構では特にMA含有した場合を含む中空ペレットを用いた燃料ピンの設計コードの開発を進めている。その上、原子力機構では高燃焼度燃料のために酸化物分散強化型フェライト鋼製被覆管の開発を進めている。

The next generation fast reactor is being investigated in Japan, aiming at several targets such as "safety", "reduction of environmental burden" and "economic competitiveness". As for the safety aspect, FAIDUS concept is adopted to avoid re-criticality in core destructive accidents. The uranium-plutonium mixed oxide fuel, in which minor actinide elements are included, will be applied to reduce the amount and potential radio-toxicity of radioactive wastes. The high burn-up fuel is pursued to reduce fuel cycle cost. The candidate concept of the core and fuel design, which could satisfy various design criteria by design devisals, has been established. In addition, JAEA is investigating material properties and irradiation behavior of MA-MOX fuel. JAEA is developing the fuel design code especially for the fuel pin with annular pellets of MA-bearing MOX. Furthermore, JAEA is developing oxide dispersion strengthened (ODS) ferritic steel cladding for the high burnup fuel.