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論文

A Rational identification of creep design area using negligible creep curve

祐川 正之*; 磯部 展宏*; 柴本 宏; 田中 良彦*; 笠原 直人

Proceedings of 2006 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2006)/International Council on Pressure Vessel Technology (ICPVT-11) (CD-ROM), 5 Pages, 2006/00

非クリープ設計域の拡張による許容応力の拡大及び設計手順の簡素化のため、NC(Negligible Creep)カーブを用いたクリープ設計域の合理的な設定法について検討した。この結果、国産の材料データに基づき、6種類の高速炉用の鋼種について、応力レベル1.5Sm時のNCカーブを設定した。従来の高温構造設計基準では、一定の温度上限値を用いて、非クリープ域を保守的に制限していた。実用高速炉で使用予定の316FR鋼,12Cr-Mo鋼は特に優れた材料特性を有しており、NCカーブを用い非クリープ設計域の拡大を図る効果が大きい。本クリープ設計域の合理的な設定法はFDS暫定案に採用された。NCカーブを用いることにより通常時、比較的低温で用いられる機器の低温設計が可能となる。

報告書

高温構造設計高度化研究; 平成15年度共同研究報告書

森下 正樹; 青砥 紀身; 笠原 直人; 浅山 泰; 井上 和彦*; 柴本 宏*; 田中 良彦*

JNC-TY9400 2004-025, 984 Pages, 2004/08

JNC-TY9400-2004-025.pdf:159.61MB

核燃料サイクル開発機構(JNC)と日本原子力発電(原電)では,安全性と経済性こ優れた実用高速炉プラント概念の構築を目的として「高速増殖炉サイクル実用化戦略調査研究」を実施している。ここでは,高温構造設計の高度化,新材料の採用,ならびに3次元免震が経済性向上のためのシステム改善方策の枢要技術として挙げられている。そこで,JNCと原電は,平成12年度より,高温構造設計手法高度化と3次元免震開発に関する共同研究を開始した。本報告書はそのうち,高温構造設計手法高度化に関する平成15年度の成果をとりまとめたものである。なお,本成果のなかには,原電が経済産業省より受託し,JNCがその実施に協力した,高速増殖炉技術確証試験の成果が含まれている。本研究は,その内容を(1)実用化構造設計基準,(2)新材料の基準化,及び(3)システム化規格,の3つのスコープに整理して進めた。本年度の成果を要約すると,以下のとおりである。 (1)実用化構造設計基準の検討 -破損クライテリアの高度化に関し,合理的な試験方法によりラチェット疲労試験を継続した。クリープ設計域設定法,1次応力の影響評価法の適用性について検討評価した。 -非弾性設計解析に関する指針に関し,保守的な設計用電中研モデルも採用することとし開発に着手した。負荷履歴の影響に関する解析評価,非弾性解析に対応した保守的なクリープ疲労損傷評価法の開発を行った。指針検証のため構造物モデル試験を継続した。本指針の策定方針,記載頃目も検討した。 -熱荷重設定に関する指針に関し,サーマルストライピング評価法など合理的な熱荷重設定法の指針化検討を進めた。厳しめの熱荷重・高応力部位を把握するスクリーニング手法を開発し,妥当性を確認した。 (2)新材料の基準化の検討:-候補仕様材(W中添加,W無添加)について,長時間時効を含む各種強度特性試験,微視的組織観察,析出相の組成分析等を体系的に実施し,その結果を既存火力用の12Cr鋼データと比較評価して,FBR用材料として適切と考えられる組成範囲を提案した。 -上記候補仕様材に対する溶接侯補材及びそれを用いたTIG溶接継手について,時効前後の硬さ試験,衝撃・引張特性を評価する短時間強度試験を実施し母材と遜色ない特性を有してしていることを確認した。-材料強度基準試案に含まれる基礎的材料特性こついて調査を行い,FBR構

論文

Research and development issues for fast reactor structural design standard (FDS)

笠原 直人; 安藤 昌教; 伊藤 啓; 田中 良彦; 柴本 宏; 井上 和彦

2004 ASME/JSME PVP Conference, p.25 - 32, 2004/07

高速炉の実用化には、安全性と経済性に優れたプラントシステムの開発が不可欠である。そのため、核燃料サイクル開発機構と日本原子力発電は、共同でこのような要件を満たすプラント像の創出に向け、「FBRサイクル実用化戦略調査研究」を実施している。そのなかで、高温、低圧、薄肉構造等高速炉の特性を考慮した合理的な構造設計技術の確証及びそれらを踏まえた構造設計基準体系の確立が、経済性を向上させるうえでの枢要課題の一つとして摘出されている。これを受けて、実用化高速炉のプラント機器の特徴を活かし、合理的な設計を可能とする「実用化高速炉構造設計基準(略称 FDS:Fast Reactor Structural Design Standard)策定のための研究開発を実施している。主要開発課題は、機器の使用条件に応じて合理的健全性評価を行うための「破損クライテリアの高度化」、高温機器の非弾性変形を精度よく評価するための「非弾性設計解析に関する指針」、及び高温低圧条件での支配荷重を設定するための「熱荷重設定に関する指針」の整備である。

論文

Development of the guideline on inelastic analysis for design

田中 良彦; 柴本 宏; 井上 和彦; 笠原 直人; 安藤 昌教; 伊藤 啓

2004ASME/JSME PVP Conference, p.53 - 60, 2004/07

高速炉の特徴を考慮すると、設計に非弾性解析を導入して構造に生ずるひずみを合理的に評価した上で、その値が許容値を下回るようなプラント設計を行うことができれば、高度な安全性及び経済性を両立できる可能性が高い。そこで実用高速炉のための新しい構造設計基準(FDS)開発の一環として、非弾性解析による設計を実現するために必要となる"非弾性設計解析に関する指針案"の開発を進めている。現在までに次のとおり同指針案の基本的考え方を定めた。(a)実挙動のノミナル値よりもむしろ保守的な解析結果を得ることを重視する。(b)適用範囲を明確に定義する。また、解決すべき5課題を摘出し、下記のとおりに着手している。1)指針の適用範囲;設計上重要な2箇所を設定した 2)構成則の選定;2直線近似の移動硬化則(降伏曲面移動量補正オプション有り)を選定した 3)負荷履歴効果が解析結果に及ぼす影響の保守的な見積もり;履歴の影響を保守側に抱絡する方法を検討中である 4)非弾性解析に適したラチェット及びクリープ疲労損傷評価法;ひずみ解析値の保守性を活用した評価法を暫定した 5)解析の品質検査及び一般則に対する補足の役目を果たす例題;2)$$sim$$4)の検討過程の試解析を基に例題を作成する

報告書

高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研究フェーズII中間報告; 原子炉プラントシステム技術検討書

此村 守; 小川 隆; 岡野 靖; 山口 浩之; 村上 勤; 高木 直行; 西口 洋平; 杉野 和輝; 永沼 正行; 菱田 正彦; et al.

JNC-TN9400 2004-035, 2071 Pages, 2004/06

JNC-TN9400-2004-035.pdf:76.42MB

ナトリウム冷却炉、鉛ビスマス冷却炉、ヘリウムガス冷却炉及び水冷却炉について、革新技術を導入し炉型の特徴を活かした炉システム概念を構築し、その概念の成立の見通しを得るための検討を行うとともに、設計要求への適合性を評価した。その結果、2015年頃に高速増殖炉技術を実用化するためには、現状の知見で課題とされた項目で画期的な技術革新がないかぎり、ナトリウムを冷却材して選択することが合理的であることが明らかとなった。

報告書

高温構造設計高度化研究(平成14年度共同研究報告書)

森下 正樹; 青砥 紀身; 笠原 直人; 浅山 泰; 佐賀山 豊*; 井上 和彦*; 柴本 宏*; 田中 良彦*

JNC-TY9400 2003-001, 644 Pages, 2003/05

JNC-TY9400-2003-001.pdf:22.68MB

核燃料サイクル開発機構(JNC)と日本原子力発電(原電)では、安全性と経済性に優れた実用高速炉プラント概念の構築を目的として「高速増殖炉サイクル実用化戦略調査研究」を実施している。ここでは、高温構造設計の高度化、新材料の採用、ならびに3次元免震が経済性向上のためのシステム改善方策の枢要技術として挙げられている。そこで、JNCと原電は、平成12年度より、高温構造設計手法高度化と3次元免震開発に関する共同研究を開始した。本報告書はそのうち、高温構造設計手法高度化に関する平成14年度の成果をとりまとめたものである。なお、本成果のなかには、原電が経済産業省より受託し、JNCがその実施に協力した、高速増殖炉技術確証試験の成果が含まれている。本研究は、その内容を(1)実用化構造設計基準、(2)新材料の基準化、及び(3)システム化規格、の3つのスコープに整理して進めた。本年度の成果を要約すると、以下のとおりである。(1)実用化構造設計基準の検討 -実用化構造設計基準(FDS)に要求される最新の設計ニーズに照らし、実用高速炉合理化設計に貢献できる見通しがある項目、設計概念の成立性判断に必要な項目を優先して検討することとし、フェーズIIの研究方針を明らかにした。-破損クライテリアの高度化に関して、合理的なラチェット疲労試験方法を計画立案し、試験に着手した。また合理的なクリープ領域設定法であるNCカーブに関し、適用条件を拡張した。-非弾性解析指針に関し、策定方針、必要記載項目を明確にし、解析法の適用性を検討した。-熱荷重評価法に関し、事例集化を進めた。またサーマルストライピング荷重想定法に関して、熱応力の周波数伝達関数の高度化と、それに基づく疲労損傷評価法の検討を行った。(2)新材料の基準化の検討 -強度特性改善が期待できる12Cr候補仕様材について、中短時間材料試験を実施すると共に、低ひずみ範囲におけるクリープ疲労試験を行った。-候補仕様材(W中添加、W無添加)について、TIG溶接継手施工法を提案した。-新材料に求められる基準化条件について検討すると共に、新材料選定の指標となるパラメータについて検討した。(3)システム化規格の検討 -システム化規格開発の方向性検討に資するため、エキスパートパネルを設置し、典型的な構造を念頭に置いた例題を設定した上で、システム化規格WGで検討を進めた。

報告書

高速炉機器の非弾性設計解析法の研究,1; 負荷履歴効果の評価方法の検討

田中 良彦; 笠原 直人

JNC-TN9400 2003-037, 95 Pages, 2003/05

JNC-TN9400-2003-037.pdf:4.11MB

FBRサイクル実用化戦略調査研究の有望概念の一つであるアドバンストループ型炉には、安全性と経済性を高いレベルで両立させるため、多くの革新的アイディアが採用されている。こうしたアイディアの採用により冷却系等の構造が受ける負荷は従来の設計より厳しい条件になる傾向がある。このような厳しい条件への対策の一つとして、非弾性解析に基づく構造設計手法が考えられる。非弾性解析についてはこれまでに多くの研究が行われ、弾性解析に基づく構造設計と比較して、大幅な合理化が達成できる可能性が示されているが実際の設計への導入は進んでいない。構造設計手法として非弾性解析を捉えた場合、様々な設計想定事象により生ずる負荷の履歴によって解析結果が異なってしまうという問題点がその理由の一つである。このような負荷履歴の効果について、一般解を求めることは非常に困難と思われる。以上を踏まえて本報は、アドバンストループ型炉の炉心支持構造を評価事例として、熱過渡負荷を2種類(最も厳しいコールドショックを含むサイクル及び最も厳しいホットショックを含むサイクル)に絞った上で、想定しうる4種類の負荷履歴パターンに対する解析結果を比較検討した。その結果、2種類の熱過渡負荷を各々の発生回数に応じて均等に配分すると構造の損傷評価値等が最も保守的になる傾向があることが明らかになった。そこで非弾性解析結果に対する負荷履歴効果を保守側に抱絡しうる手段として、このような負荷履歴パターンを設定することを提案する。

報告書

高温構造設計高度化研究

森下 正樹; 青砥 紀身; 笠原 直人; 浅山 泰; 佐賀山 豊*; 堂崎 浩二*; 柴本 宏*; 田中 良彦*

JNC-TY9400 2002-025, 889 Pages, 2003/01

JNC-TY9400-2002-025.pdf:26.72MB

核燃料サイクル開発機構(JNC)と日本原子力発電(原電)では、 安全性と経済性に優れた実用高速炉プラント概念の構築を目的として「高速増殖炉サイクル実用化戦略調査研究」を実施している。ここでは、高温構造設計の高度化、新材料の採用、ならびに3次元免震が経済性向上のためのシステム改善方策の枢要技術として挙げられている。 そこで、JNCと原電は、平成12年度より、高温構造設計手法高度化と3次元免震開発に関する共同研究を開始した。本報告書はそのうち、高温構造設計手法高度化に関する平成13年度の成果をとりまとめたものである。なお、本成果のなかには、原電が経済産業省より受託し、JNCがその実施に協力した、高速増殖炉技術確証試験の成果が含まれている。 本研究は、その内容を(1)システム化規格、(2)実用化構造設計基準、及び(3)新材料の基準化、の3つのスコープに整理して進めた。本年度の成果を要約すると、以下のとおりである。 (1)システム化規格 -本年度設置したシステム化規格ワーキンググループ(WG)でシステム化規格開発の枠組みと方向性について行った。 -WGで裕度交換の定義を検討し、有望な裕度交換の方法論3案(破損確率に直接結びつく方法、2次モーメント法を応用する方法、目標信頼度と技術的選択肢の組み合わせに応じて設計係数を細分化して設定する方法)の提案を行った。 -システム化規格の技術的方法論を支える要素技術(荷重条件、材料、破損、確立論的強度評価、検査技術、リスク技術)について例題検討や文献調査を実施した。 (2)実用化構造設計基準 -実用化構造設計基準の基準体系上の課題を解決する為の工夫として4つの提案(「温度と圧力による設計区分」、「破損様式毎の評価法」、「階層・モジュール化構造」、「強度評価

論文

R&D issues in Structural Design Standard for commercialized Fast Rreactor Components

柴本 宏; 田中 良彦; 笠原 直人; 伊藤 啓; 井上 和彦

GENES4/ANP2003, 120 Pages, 2003/00

実用化戦略調査研究において概念設計を進めている実用高速増殖炉は、経済性の向上を目指し、機器・配管の小型・簡素化、革新的機器概念の採用、系統数消滅などにより、設計合理化を図っている。本設計概念を成立させ、構造健全性を確証するため、設計評価用の実用高速増殖炉構造設計基準(FDS)が必要で、研究開発を進めている。具体的には、破損クライテリアに関し、合理的なクリープ設計領域の設定法の開発、ラチェットひずみが強度に影響を及ぼす限界を明確にするための試験を行っている。また、設計用の非弾性解析手法を確立し、FDSに関連した非弾性解析指針を策定することとしている。非弾性解析手法の検証等を目的とした構造物モデル試験も行っている。更に、熱荷重緩和設計に資するべく、合理的で見通しの良い熱荷重想定法の開発を進めている。これらの研究課題の概要とその取り組み状況について報告する。

論文

実用化高速炉構造設計基準のための研究開発

笠原 直人; 安藤 昌教; 伊藤 啓; 柴本 宏; 田中 良彦; 井上 和彦

サイクル機構技報, (20), 59 Pages, 2003/00

高温、低圧、薄肉構造等高速炉の特性を考慮した合理的な構造設計技術の確証及びそれらを踏まえた構造設計基準体系の確立が、FBRサイクル実用化戦略調査研究の枢要課題の一つとして摘出されている。 これを受けて、実用化高速炉のプラント機器の特徴を活かし、合理的な設計を可能とする「実用化高速炉構造設計基準(略称FDS)」策定のための研究開発を実施している。主要開発課題は、機器の使用条件に応じて合理的健全性評価を行うための「破損クライテリアの高度化」、高温機器の非弾性変形を精度良く評価するための「非弾性設計解析に関す

報告書

熱過度応力解析へのGreen関数法の適用範囲の拡張-ナトリウム冷却炉の中間熱交換機内部構造に生ずる熱過度応力の記述-

田中 良彦; 笠原 直人

JNC-TN9400 2002-038, 95 Pages, 2002/06

JNC-TN9400-2002-038.pdf:2.56MB

高速炉機器の過渡熱応力に対する構造設計の合理化を目的として、流動-構造解析を統合して行うことのできるツールである過渡熱応力リアルタイムシミュレーションコードPARTS(Program for Arbitrary Real Time Simulation)の開発が進められている。現状、PARTSの応力解析手法としてはGreen関数法を主として用いている。Green関数とは、ある系における入力と応答の関係を記述する関数である。応答は、厳密には入力と系の2つの性質で決まる。しかしながら、基本的でかつ容易に応答が求まる入力(例:パルス波形入力やステップ波形入力等)を使って系の性質を適切に抜き出した関数を設定することができれば、その関数を用いて一般的な入力に対する応答を近似的に計算することができる。この計算方法をGreen関数法と称する。Green関数法を過渡熱応力の計算に適用する場合、構造物中に発生する過渡熱応力を冷却材のステップ温度変化に対する応答の畳み込み積分という形で算出することになる。構造内部の応力とひずみの釣合い式を逐一計算する有限要素法と比較して、計算時間の短縮が期待できる。将来、Green関数法をプラント機器の構造設計に反映するためには、プラントで想定される条件に対するGreen関数法の適用性を確認しておくことが必要である。著者らはこれまでに、一定熱伝達率の下で、1つの流体が接する構造に対して定義されていたGreen関数を、段階的に変化する熱伝達率の下で、2系統の流体に接する構造に適用できるように拡張し、内面及び外面が別系統の流体に接する円筒構造への適用性を確認している。本報では、形状が複雑で、独立した2系統の冷却材の熱過渡を同時に受け、熱伝達率が経時的に変化する条件のプラント機器の構造設計に対するGreen関数法の適用性を検討した。例として、実用化戦略調査研究の有望概念であるアドバンストループ式ナトリウム炉の中間熱交換機の内部構造を選定し、同構造に生ずる熱過渡応力をGreen関数法で計算した。計算結果を有限要素法による解析結果と比較したところ両者は良く一致し、Green関数法はプラント機器の構造設計にも適用できることが確認された。

報告書

熱過度応力解析へのGreen関数法の適用範囲の拡張(1)-流速変化を伴う2流体に対する応答のGreen関数による記述-

田中 良彦; 細貝 広視*; 古橋 一郎*; 笠原 直人

JNC-TN9400 2001-121, 44 Pages, 2002/02

JNC-TN9400-2001-121.pdf:1.16MB

高速炉機器の流動-構造解析を統合して行うことにより、設計作業を合理化しうるツールとして、熱過渡応力リアルタイムシステムシミュレーシコードPARTS(Program for Arbitrary Real Time Simulation)の開発が進められている。PARTSは多様な設計条件に対する流動解析と構造解析を一括して実しするツールであることから、解析手法は高速であることが必須となる。現状、応力解析の手法としてはGreen関数法が有望と考えられる。Green関数法は、構造物中に発生する過渡熱応力を冷却材のステップ温度変化に対する応答の畳み込み積分という形で算出する手法であり、有限要素法よりも短時間での計算が可能である。これまでGreen関数法は熱伝達率一定で接する1種類の流体に対する応答を記述するために適用されてきた。本報では、熱伝達係数が変化する2種類の流体に適用できるようにGreen関数法を拡張し、円筒(内面:1次冷却材と接触、外面:2次冷却材と接触、熱伝達率:想定事象後の冷却材流量に応じて変化)への適用性を確認した。

報告書

高温構造設計高度化研究(平成12年度共同研究報告書)

森下 正樹; 青砥 紀身; 笠原 直人; 浅山 泰; 佐賀山 豊*; 堂崎 浩二*; 田中 良彦*

JNC-TY9400 2001-026, 978 Pages, 2002/01

JNC-TY9400-2001-026.pdf:28.0MB

核燃料サイクル機構と日本原子力発電では、安全性と経済性に優れたFBR プラント概念の構築を目的として「FBRサイクル開発戦略調査研究」を実氏している。ここでは、高温構造設計の高度化、新材料の採用、ならびに3次元免震が経済性向のためのシステム改善方策の枢要技術として挙げられている。そこで、サイクル機構と原電は平成12年度より、高温構造設計手法高度化に関する平成12年度の成果をとりまとめたものである。なお、本成果のなかには、原電が経済省より受託し、サイクル機構がその実氏に強力した、高速増殖炉技術確証試験の成果が含まれている。本研究は、その内容を(1)システム化規格(2)実用化構造基準及び(3)新材料の基準化の3つのスコープに整理して進めた。本年度の成果を要約すると以下の通りである。(1)システム化規格・高速炉の実用化に向けて達成すべき信頼性および経済性の目標を踏まえ、構造設計基準のあるべき姿を明らかにした。これを実現するために、システム化規格の開発を開始した。・構造健全性の一貫評価の方法論として、信頼性設計の手法を参考とすることを提案した。・システム化規格の体系について検討し、上位基準と部分基準から成る体系を提案した。・今後10年間の開発期間を想定して、システム化規格に係わる今後の開発計画を立案した。(2)実用化構造基準・高速炉に特有の荷重である熱荷重に関して、耐熱設計の考え方を提案し、耐圧設計と耐熱設計を組み合わせた柔軟な階層型基準体系の素案を提示した。・非弾性解析指針の策定を目的としてひ、非弾性解析の適用範囲を検討した。・熱荷重の合理的想定を目的とした、構造から流動へりフィードバックを可能とする評価体系と、これを実現する熱流動・構造統合解析法の案を提示した。・これらの検討に基づいて実用化構造基準の開発目標を設定し、その実現のための研究計画を立案した。(3)新材料の基準化・高温強度と熱的特性に優れた高クロムフェライト鋼の開発現状と基本特性に関する調査を行い、FBR構造用の材料仕様案を定めるとともに、FBR適用性評価を目的とした試験計画案を策定した。・設計研究に供する目的で、12Cr鋼の材料強度基準値の試案と材料特性式を暫定した。・新材料を実用化プラントに適用するための採用基準と、材料強度基準等の策定のあり方についての検討方法を定めた。

論文

Feasibility Studies on Commercialized Fast Breeder Reactor System(3)-HLMC Fast Reactor-

三原 隆嗣; 江沼 康弘; 田中 良彦; 一宮 正和

Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16), 53 Pages, 2001/00

重金属冷却高速炉プラントの有望概念を追求することを目的として、複数のプラント候補概念を対象に概念設計研究を実施し、技術的成立性、経済性の観点から各々の概念に対して比較評価を行った。高荷重条件下での構造健全性の技術的成立性の観点から大型炉よりも中型炉の方が課題が少ないこと、冷却材については運転許容温度範囲やメンテナンス性等の点で鉛よりも融点の低い鉛ビスマスが有利であることから、有望概念として鉛ビスマス中型モジュ-ル炉を摘出した。更に、鉛ビスマス中型モジュ-ル炉(40万kWe)に対して、完全自然循環炉心冷却方式を採用した場合の概念設計研究を実施し、プラント建設コストの概略評価を行った。その結果、更なる出力増大(55万kWe)とモジュ-ル生産効果等により目標値であるプラント建設費20万円/kWeが達成できる可能性のあること、炉心設計については更なる改善が必要であること等を見出した。

報告書

重金属冷却炉の検討; 平成11年度成果

三原 隆嗣; 江沼 康弘; 田中 良彦; 梅津 陽一郎; 一宮 正和

JNC-TN9400 2000-079, 189 Pages, 2000/07

JNC-TN9400-2000-079.pdf:5.94MB

中長期事業計画を受けて、平成11年度から本格的に開始したFBRサイクルの実用化戦略調査研究では、多様なFBRプラントの技術選択肢について検討を実施している。本報告書は、これらの技術選択肢の内、重金属冷却高速炉概念について検討を実施し報告するものである。今年度は、大型鋼製炉容器鉛冷却炉、大型ポンド式炉容器鉛冷却炉、中型モジュールタンク式鉛冷却炉及び中型モジュールタンク式鉛一ビスマス冷却炉の4概念を検討し以下の結論を得た。・大型炉タンク方式概念は、冷却材の比重が大きいことから荷重条件が厳しくなり、重量過大となることで経済性のメリットが見いだせない。・ポンド式の概念では、ISIを考慮したコンクリート断熱層の重量が過大・ループ式の概念では配管引回し等は困難、トップエントリ方式もトリチェリ真空防止でカバーガス圧が過大となり成立性見込なし。解として2重管スライドジョイント方式を選定したが防蝕被膜との両立性に難あり・中小型モジュール方式では、NSSS物量は現在概念設計を実施しているナトリウム冷却炉に比較してまだまだ過大であるものの、今後の研究の進展により物量の削減を図れる見通しである。・ビスマス資源量は有意な問題とはならないと考えられるものの、価格については今後も検討が必要。以上の検討結果により、2000年度に検討する有望な炉型として中型Pb-Biタンク型炉を選定した。

報告書

溶融塩高速炉の検討

久保田 健一; 江沼 康弘; 田中 良彦; 此村 守; 一宮 正和

JNC-TN9400 2000-066, 52 Pages, 2000/06

JNC-TN9400-2000-066.pdf:1.82MB

平成11年度より2年間の予定で高速増殖炉サイクルの実用化に向けた調査研究として、「実用化戦略調査研究フェーズI」を実施している。本報告書は、このフェーズIの中間段階、すなわち平成11年度の研究成果をまとめたもので、実用化戦略調査研究において対象としたFBRプラントシステムのうち溶融塩高速炉について技術的成立性及び経済性等の観点から検討を加えたものである。平成11年度は、その他概念の高速炉として流動燃料炉全般を対象として検討に着手し、現時点での知見に基づき軽水炉との燃料サイクルの整合が取れるU-Puサイクルが可能な唯一の高速増殖炉体系として、塩化物溶融塩炉を選定した。次に、溶融塩炉の抱える技術的・経済的な様々な課題を摘出・評価したうえで、塩化物溶融塩炉としての諸特徴を具備した溶融塩燃料組成及びプラント概念を暫定構築し、溶融塩以外の冷却材を使用するプラントと比較評価するため、限られた技術情報を前提として技術的及び経済的成立性について評価し以下の結果を得た。(1)塩化物溶融塩炉は固有の安全性を有し、再処理費や燃料費の著しい合理化効果が期待できる。(2)燃料インベントリと炉心冷却能力はNa冷却炉より劣るため、原子炉及び冷却系機器の物量がNa冷却炉より増加する。(3)溶融塩との共存性のある経済的な構造材料開発の見通しが不明である。以上の結果より、現状では次の検討ステップへの移行は時期尚早と考えられる状況であるとの結論に至った。

論文

A Conceptual Design Study on Various Type of HLMC Fast Reactor Plant

三原 隆嗣; 田中 良彦; 江沼 康弘

IAEA-AGM on Design and Perfomanceof Reactor and Su, 0 Pages, 2000/00

重金属冷却高速炉プラントの有望概念を有望概念を追及することを目的として、複数のプラント候補概念を対象に概念設計研究を実施し、技術的成立性、経済性の観点から各概念に対して評価を行った。高荷重条件下での構造健全性の技術的成立性の観点から大型炉よりも中型炉の方が課題が少ないこと、冷却材については運転許容温度範囲やメンテナンス性等の点で鉛よりも融点の低い鉛ビスマスが有利であることから、有望概念として鉛ビスマス中型モジュール炉を摘出した。

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