Research and development on high burnup HTGR fuels in JAEA

原子力機構における高燃焼度高温ガス炉燃料の研究開発

植田 祥平   ; 水田 直紀 ; 佐々木 孔英   ; 坂場 成昭 ; 大橋 弘史 ; Yan, X. 

Ueta, Shohei; Mizuta, Naoki; Sasaki, Koei; Sakaba, Nariaki; Ohashi, Hirofumi; Yan, X.

原子力機構において、750Cから950Cの様々な高温熱利用を目的とした小型実用高温ガス炉や第四世代原子炉フォーラムの提案する超高温ガス炉のための燃料設計が進められてきた。これらの高温ガス炉の経済性を高めるため、原子力機構は従来のHTTR燃料よりも34倍高い燃焼度においても健全性を保持可能な高温ガス炉燃料の設計手法の高度化を進めてきた。その最新の成果として、カザフスタンとの国際協力の枠組みで実施している高燃焼度高温ガス炉燃料の照射後試験において、燃焼度約100GWd/tにおける高速中性子照射量に対する燃料コンパクトの照射収縮率が明らかとなった。さらに、高燃焼度高温ガス炉燃料の実現に向けた今後必要とされる研究開発について、実験結果に基づいて述べる。

JAEA has been progressing to design HTGR fuels for not only small-type practical HTGRs but also VHTR proposed in GIF which can be utilized for various purposes with high-temperature heat at 750 to 950 C. To increase economy of these HTGRs, JAEA has been upgrading the design method for the HTGR fuel, which can maintain their integrities at the burnup of three to four times higher than that of the conventional HTTR fuel. Design principles and specifications of various concepts of the high burnup HTGR fuels designed by JAEA are reported. As the latest results on post-irradiation examinations of the high burnup HTGR fuel progressing in a framework of international collaboration with Kazakhstan, irradiation shrinkage rate of the fuel compact as a function of fast neutron fluence was obtained at around 100 GWd/t. Furthermore, the future R&Ds needed for the high burnup HTGR fuel are described based on these experimental results.