鉛ビスマス冷却型加速器駆動核変換システムにおける酸素消費量の評価

Estimation of oxygen consumption amount in LBE-cooled accelerator-driven system

菅原 隆徳  ; 小松 篤史 

Sugawara, Takanori; Komatsu, Atsushi

液体鉛ビスマス共晶合金(LBE)を用いた原子炉システムでは、酸素濃度を制御することにより、LBEによる鋼材腐食を防ぐ必要がある。本研究では、LBE冷却型加速器駆動核変換システム(ADS)について、そのプラントで用いられる酸素消費量の評価を行った。評価は、実験に基づく酸化被膜厚さの評価式を用い、その厚さから酸素消費量を評価した。その結果、燃料集合体の発熱部については、2サイクルの炉内滞在で、最大で約35[m]の酸化被膜が作られ、ビーム窓については、1サイクルの運転で約20[m]の酸化被膜が作られることがわかった。これらの結果から求めたサイクルあたりの酸素消費量は、燃料集合体全体とビーム窓それぞれで、25[kg]と0.3[kg]となり、プラント全体としては約30[kg]となった。最終的な結果として、JAEA-ADSでは、定格運転時3-4[g/h]、ピーク時約150[g/h]の酸素を供給でき、1サイクル(=1年間)約30[kg]、40年間で約1200[kg]を供給できる酸素供給装置が必要となる。

It is required to control the oxygen concentration in lead-bismuth eutectic (LBE) to prevent the corrosion of structures in LBE-cooled nuclear system. This study estimated the oxygen consumption amount in the LBE-cooled accelerator-driven system (ADS). We used the evaluation formula for the oxide layer thickness, which were derived by various experiments, to estimate the oxygen consumption amount. It was found that the maximum oxide layer thicknesses for the fuel assembly and the beam window were about 35 [m] and 20 [m], respectively. Based on these results, the oxygen consumption amount for the ADS plant was estimated as 30 [kg] during one cycle (one year). Through this study, it was indicated that an oxygen supply device which could supply 3-4 [g/h] oxygen in the normal operation, 150 [g/h] in the peak and about 30 [kg] during one cycle was necessary.