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大杉 俊隆; 吉田 弘幸; 田中 良佶*
JAERI-M 83-217, 85 Pages, 1983/12
アクチノイド廃棄物問題の解決の一方法として、He冷却のアクチノイド専焼高速炉の設計研究を実施した。Heを冷却材として用いることにより、Na冷却と比較してより硬いスペクトル場を形成でき、閾核分裂反応を利用してより効率的なアクチノイド核種の消滅処理が可能となる。Uを除いたアクチノイド廃棄物を年間約300kg処理するとして炉の出力規模を1000MWtとした。この消滅処理量は10基の発電炉から年間に排出されるアクチノイド廃棄量に相当する。検討の結果、アクチノイド廃棄物のみを燃料とした専焼炉が炉物理的・熱流動特性の観点から成立し得ることを示し、また、Heを冷却材とする専焼炉が危険性が大きくかつ長寿命のアクチノイド核種を効率よく消滅させる有力な方式の一つであることを示した。
飯島 進; 吉田 弘幸; 田中 良佶*; 仁熊 義則*; 小林 武司*
JAERI-M 82-184, 50 Pages, 1982/12
GCFR-VHTR共存エネルギーシステムに適合する1000MWeGCFRの概念設計の一環として、原子炉事故時の過渡特性解析を行い、GCFRの安全性評価を行った。1次冷却系破損による冷却材減圧事故および制御棒引抜きによる反応度印加事故をガス冷却高速炉用に開発した核熱結合動特性計算コードMR-Xを用いて解析した。解析の結果、原子炉停止系および緊急冷却系を作動させることが、炉心破損に発展することなく事故を終息させるために最も重要であることが明らかになった。
飯島 進; 吉田 弘幸; 堀田 雅一*
JAERI-M 82-182, 111 Pages, 1982/12
GCFR-VHTR共存エネルギー・システムに適する1000MWeGCFRの平衡サイクルにおける核特性をまとめたものである。特に増殖性能と各種反応度効果について検討評価した。計算は群定数としてJAER-FAST VersionII 25群セットを使用し、2次元拡散および燃料計算により行った。増殖性能として平衡サイクルにおける燃料利得、増殖比および共存システムの倍増時間を計算し、反応度効果として、ドップラー、材料膨張、冷却材ヘリウム喪失と密度減少、および水蒸気侵入効果を計算した。反応度効果の結果に基づき制御系に持たせるべき反応度を設定すると共に動特性解析に必要な反応度フィー係数を算出した。
吉田 弘幸; 飯島 進; 太田 文夫*; 田中 良佶*; 小林 武司*; 川辺 俊明*
JAERI-M 9544, 174 Pages, 1981/07
U-Th混合サイクルのGCFRとThサイクルに基くVHTRからなる共存システムは、燃料自給性、電力およびプロセスヒート生産の観点から、将来の有望な核エネルギー供給システムである。本論文は、我国の緩かな核エネルギー需要成長予測に基き、100年間に亘る戦略的解析を実施することによって、保守的な増殖特性を有するGCFRでも、2基以上のVHTRと共存系を構成し、半永久的に燃料時給、電力およびプロセスヒート需要を充足することができることを示した。加えて、共存システムのVHTR/GCFR比をより高くとり、共存系の意義を高めることを目的とし、増殖性向上の観点からGCFR炉心設計を実施した。初期核分裂性Puインベントリーは約4600kg、増殖率はに核分裂性Puに関して、160kg/GWe・y、U-233に関して、270kg/GWe・yである。このGCFRの増殖比は実効的に1.60以上である。
飯島 進; 吉田 弘幸
JAERI-M 7609, 28 Pages, 1978/03
原型炉級GCFRの水蒸気侵入効果に関する実験をこれまで我々がLMFBR、GCFRの設計研究に用いてきた断面積および計算コードの信頼性を検討することを目的として解析した。この実験は米国で開発中の300MWeGCFRのベンチマーク実験の1つとしてANLのZPR-9 PhaseI、PheseII炉心において行われたものである。GCFRにおける水蒸気侵入反応度効果は、LMFBRにおけるNaボイド反応度効果と同じく最も重要な安全性に関する炉物理パラメータの1つである。解析の結果水蒸気侵入による反応度は正の値を持つが計算値はこれを非常に過少に評価し実験値との一致が悪い事が明らかとなった。
大杉 俊隆; 吉田 弘幸; 太田 文夫*
JAERI-M 7608, 110 Pages, 1978/03
ピン型燃料の1000MWeガス冷却高速部(GCFR)の非均質効果の検討を行なった。検討の対象とした炉特性は、臨界性、中性子スペクトル、中性子束分布、出力分布、増殖比、ドップラー効果、ヘリウム・ボイド効果および蒸気侵入効果である。セル計算は衝突確率法に基づいて行ない、方向依存拡散係数はBenoistの式により求めている。得られた結論は以下の通りである。(1)臨界性に対する比非均質効果は比較的大きく-0.46%
k/kであり燃焼と共に若干小さくなる。(2)蒸気侵入効果に対する非均質効果は非常に大きく、侵入した水の量0.01g/ccに対して0.05%k/k、0.03g/ccに対して0.12%k/k、0.05g/ccに対して0.14%k/kとなる。燃焼と共に若干大きくなる。(3)他の諸特性についての非均質効果は無視できる大きさである。(4)300MWeGCFRについても1000MWeGCFRと同様の結論が得られた。
半田 宗男
JAERI-M 7374, 55 Pages, 1977/11
ANLの2000MW(e)およびCombustion Engineering Inc.の1000MW(e)no炭化物系燃料LMFBRの設計指針燃料ピン直径など種々な設計パラメータが倍増時間に与える影響について、従来断片的に発表されたものをまとめて解説した。また、現在の酸化物燃料LMFBRの増殖比および倍増時間を改善する要素についてのべた。さらに、西独および米国を中心に共同開発が進められているヘリウムガス冷却高速増殖炉(GCFR)の増殖潜在力および開発計画について簡単に紹介した。最後に燃料サイクルを考慮に入れた「倍増時間の定義」について説明した。
河村 洋
JAERI-M 7319, 51 Pages, 1977/10
ガス冷却高速炉(GCFR)は、HTGRからの高圧ヘリウム技術とLMBRからの燃料技術を受け継いだ高速増殖炉で、LMFBRよりも約0.2高い増殖率を実現できる。本報では、GCFRの開発の歴史を概観したのち、熱・流体工学的観点から、原子炉の構造、熱設計、安全性について解説する。GCFRの燃料設計上の特色は、熱伝達を向上させるために燃料棒に粗面を用いることと、核分裂生成ガスを常時ベントして被覆材にかかる応力を軽減している点にある。安全性上の問題点は減圧事故にあり、炉心溶融をも考慮した解析と対策が進められている。現在、米国において300MWe原型炉の建設が実現に近づいており、緊密な国際協力のもとに各種の開発・試験が進められている。
