Current status and future prospect of light water reactor accident-tolerant fuels R&D in Japan

日本における軽水炉用事故耐性燃料研究開発の現状と将来展望

山下 真一郎   ; 井岡 郁夫  ; 根本 義之  ; 川西 智弘; 倉田 正輝 ; 加治 芳行  ; 深堀 智生  ; 野澤 貴史*; 佐藤 大樹*; 村上 望*; 佐藤 寿樹*; 近藤 貴夫*; 坂本 寛*; 草ヶ谷 和幸*; 鵜飼 重治*; 木村 晃彦*; 山路 哲史*

Yamashita, Shinichiro; Ioka, Ikuo; Nemoto, Yoshiyuki; Kawanishi, Tomohiro; Kurata, Masaki; Kaji, Yoshiyuki; Fukahori, Tokio; Nozawa, Takashi*; Sato, Daiki*; Murakami, Nozomu*; Sato, Hisaki*; Kondo, Takao*; Sakamoto, Kan*; Kusagaya, Kazuyuki*; Ukai, Shigeharu*; Kimura, Akihiko*; Yamaji, Akifumi*

事故耐性燃料(ATF)の技術基盤の確立を目指した研究開発プログラムが2015年に開始された。このプログラムでは、これまでに商用化された軽水炉の燃料や炉心の研究開発や実際の設計・評価の経験を最大限に活用するために、研究開発をプラントメーカー, 燃料メーカー, 国立研究機関, 大学と協力して進めてきた。これまでにATF候補材料として検討されてきた材料の中において、特にSiC複合材料とFeCrAl-ODS鋼は、高温特性と水蒸気酸化特性の観点で非常に魅力的な材料である。本プレゼンテーションでは、既存軽水炉で使用されているジルコニウム合金とATF候補材料のシビアアクシデント時における燃料ふるまいの違いの議論を踏まえつつ、ATF開発の進捗概要や使用可能なデータがどの程度存在するのか?材料挙動や特性の妥当性をどの程度か?について紹介する。最終的には、ATFの実用化に向けて残されている課題についても言及する予定である。

Research and development (R&D) program for establishing technical basis of ATFs for light water reactor (LWR) started in 2015. Since then the R&D is being conducted in cooperation with power plant providers, fuel venders, research institutes and universities for making the most use of the experiences in R&D, practical design, and evaluations of fuels and cores of commercial LWRs. Among currently explored ATF candidate materials in the program, silicon carbide composite reinforced by SiC fiber (SiC/SiC) and FeCrAl steel strengthened by dispersion of fine oxide particles (FeCrAl-ODS) offer several attractive features including the remarkable high temperature capabilities and the slow kinetics of steam oxidation reactions. This presentation will give an overview of the progress in ATF development and review the current status of data availability and integrity for the properties and behaviors of ATF candidate materials, followed by discussion on the primary differences from zirconium alloy in the behaviors in the severe accident scenarios. Finally, subjects to be solved for practical use of ATF will be summarized.