Derivation of ideal power distribution to minimize the maximum kernel migration rate for nuclear design of pin-in-block type HTGR

ピン・イン・ブロック型高温ガス炉の核設計のための最大核移動速度を最小化する理想出力分布の導出

沖田 将一朗  ; 深谷 裕司   ; 後藤 実  

Okita, Shoichiro; Fukaya, Yuji; Goto, Minoru

高温ガス炉の燃料健全性の観点から、通常運転時の核移動速度を抑制することは非常に重要である。最大核移動速度を最小化するための理想的な軸方向出力分布の存在は、設計作業の効率化を可能にする。そこで、本研究では、最大核移動速度を最小化するための理想的な軸方向出力分布を得るために、熱設計を考慮したラグランジュ乗数法に基づく新たな手法を提案する。原子力機構が実施した既存の概念設計を対象として、従来設計目標として用いられてきた燃料最高温度を最小化するための出力分布の場合と比較して、最大核移動速度を最小化するために本研究で提案した出力分布から得られる核移動速度は、約10%低い値を示した。

Suppressing the kernel migration rates, which depend on both the fuel temperature and the fuel temperature gradient, under normal operation condition is quite important from the viewpoint of the fuel integrity for High Temperature Gas-cooled Reactors. The presence of the ideal axial power distribution to minimize the maximum kernel migration rate allows us to improve efficiency of design work. Therefore, we propose a new method based on Lagrange multiplier method in consideration of thermohydraulic design in order to obtain the ideal axial power distribution to minimize the maximum kernel migration rate. For one of the existing conceptual designs performed by JAEA, the maximum kernel migration rate for the power distribution to minimize the maximum kernel migration rate proposed in this study is lower by approximately 10% than that for the power distribution as a conventional design target to minimize the maximum fuel temperature.