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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)2002年度成果報告書

佐賀山 豊; 稲垣 達敏*

JNC-TN1400 2003-002, 240 Pages, 2003/07

JNC-TN1400-2003-002.pdf:17.67MB

核燃料サイクル開発機構(JNC)と日本原子力発電株式会社(原電)は、協力協定を締結してJNCと電気事業者の連携を強化するとともに関係機関の参画も得て、1999年7月から、国内の一元的な体制で高速増殖炉(FBR)システムと燃料サイクルシステムの整合が図られたFBRサイクルシステムの実用化戦略を明確にする上で必要となる判断資料を整備して、軽水炉サイクルと比肩する経済性を達成しうる実用化戦略調査研究を開始した。本研究のフェーズ1(1999年度及び2000年度の2年間)では、FBR、再処理及び燃料製造の各システムについて、革新技術を採用した幅広い技術選択肢の評価を行い、安全性、経済性、資源有効利用性、環境負荷低減性及び核拡散抵抗性の5つの開発目標に適合する有望なFBRサイクルの実用化候補概念を抽出し、その開発計画を提示した。フェーズ1で抽出した有望な候補概念の検討を出発点として、新たな革新的技術を取り入れ、複数の実用化候補概念の明確化及びフェーズ111以降の研究計画を策定することを目標として、2001年から5ヵ年計画でフェーズ11を開始した。その道程で2003年度までを一つの区切りとして中間とりまとめを行い、実用化概念の明確化の見通しを得る予定である。また、フェーズ11より後の研究開発についても、5年程度毎にチェックアンドレビューを受けながら進め、安全性確保を前提として競争力のあるFBRサイクル技術体系っを2015年頃までに整備することとしている。本報告書は、実用化戦略調査研究のフェーズ11の2002年度の成果をとり的まとめたものである。フェーズ112年目の2002年度は、課題評価委員会の評価を受けたフェーズ11の計画に沿ってFBRシステム及び燃料サイクルシステムのそれぞれに対して、フェーズ1で抽出した候補概念について、革新的技術を取り入れ、それぞれの魅力を最大限に引き出すとの観点から概念設計研究を進めるとともに、主要技術の成立性見通し及び候補概念の提示に必要な定量的なデータ取得の為の要素技術開発に着手している。

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)2001年度成果報告書

野田 宏; 稲垣 達敏*

JNC-TJ1400 2002-001, 546 Pages, 2002/08

JNC-TJ1400-2002-001.pdf:28.0MB

核燃料サイクル開発機構(JNC)と日本原子力発電株式会社(原電)は、協力協定を締結してJNCと電気事業者の連携を強化するとともに関係機関の参画も得て、1999年7月から、国内の一元的な体制で高速増殖炉(FBR)システムと燃料サイクルシステムの整合が図られたfbrサイクルシステムの実用化戦略を明確にする上で必要となる判断資料を整備して、軽水炉サイクルと比肩する経済性を達成しうる実用化概念の構築および実用化に向けた研究開発計画(ロードマップ)の策定を行うため、実用化戦略調査研究を開始した。本研究のフェーズ1(1999年度および2000年度の2年間)では、FBR、再処理および燃料製造の各システムについて、各新技術を採用した幅広い技術選択肢の評価を行い、安全性、経済性、資源有効利用性、環境負荷低減性および核拡散抵抗性の5つの開発目標に適合する有望なFBRサイクルの実用化候補概念を抽出し、その開発計画を指示した。フェーズ1で抽出した有望な候補概念の検討を出発点として、新たな革新的技術を取り入れ、2$$sim$$3の実用化候補概念に絞り込むこと、およびフェーズ111以降の研究計画を指示することを目標として、2001年から5か年計画でフェーズ11を開始した。その道程で2003年までを一つの区切りとして中間とりまとめを行い、絞込みの見通しを得る予定である。また、フェーズ11より後の研究開発についても、5年程毎にチェックアンドレビューを受けながら進め、安全性確保を前提として競争力のあるFBRサイクル技術体系を2015年頃までに整備することとしている。本報告書は、実用化戦略調査研究のフェーズ11の2001年度の成果を取り纏めたものである。フェーズ11初年度の2001年度は、フェーズ1の成果とフェーズ11の計画についても課題評価委員会の評価を受け、慨ね適切であるとの評価を得ると共に、フェーズ11の計画に沿ってFBRシステム及び燃料サイクルシステムのそれぞれに対して、フェーズ1で抽出した候補概念について、革新的技術を取入れ、それぞれの魅力を引き出すとの観点から概念設計研究を進めると共に、主要技術の成立性見通しおよび候補概念の絞り込みに必要な定量的なデータ取得のための要素技術開発に着手した。

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I)報告書

野田 宏; 稲垣 達敏*

JNC-TN1400 2001-006, 868 Pages, 2001/10

JNC-TN1400-2001-006.pdf:51.19MB

本報告書は、実用化戦略調査研究のフェーズ1の成果を取り纏めたものであるFBRシステムの検討では、各種冷却材と燃料形態を組み合わせて幅広い選択肢の検討を行い、各技術に対する技術的成立性および開発目標に照らした設計要求に対する適合性の評価、FBRサイクルとしての整合性、国際協力の可能性等を総合的に勘案して、冷却材毎に有望な炉心概念を評価するとともに、有望なFBRプラントシステム概念を評価し、フェーズ2の開発課題を摘出した。また、燃料サイクルシステムの検討では、各種燃料サイクル技術と燃料形態を組み合わせて幅広い選択肢の検討を行い、FBRシステムの検討と同様に、各技術に対する技術的成立性および設計要求に対する適合性の評価等を勘案して、有望な燃料サイクルシステム概念を評価するとともに、フェーズ2の開発課題を摘出した。以上の検討結果を受けて、FBRシステムと燃料サイクルシステムの整合を図ったFBRサイクルとしての総合的な観点から、FBRシステムおよび燃料サイクルシステムの有望な実用化候補概念を抽出するとともに、革新的技術の開発を含めたフェーズ2開発計画を策定した。

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I)中間報告書 詳細編

野田 宏; 稲垣 達敏*

JNC-TY1400 2000-004, 464 Pages, 2000/08

JNC-TY1400-2000-004.pdf:19.55MB

核燃料サイクル開発機構(JNC)と日本原子力発電株式会社(原電)は、協力協定を締結してJNCと電気事業者の連携を強化するとともに関係機関の参画も得て、1999年7月から高速増殖炉サイクル(FBRサイクル)の実用化戦略調査研究の推進組織を発足させ、その後、原研の協力も得てオールジャパン体制で研究開発を進めている。本研究のフェーズI(1999年度、2000年度の2年間)においては、FBR、再処埋および燃料製造の各システム技術について、革新技術を採用した幅広い技術的選択肢の評価を行い、安全性の確保を前提とし、経済性、資源有効利用性、環境負荷低減性および核拡散抵抗性の5つの視点から、有望なFBRサイクルの実用化候補概念を抽出し、その研究開発計画を策定することとしている。本報告書は、本研究のフェーズIの初年度に得られた成果をもとに、中間報告書として取り纏めたものである。概要は以下のとおり。FBRは中性子経済が優れていることから、プルトニウムの増殖やTRUの燃焼、長半減期の核分裂生成物(FP)の核変換等を行える特長を有しており、これらの性能は炉心設計が決めることになる。そこで、燃料形態(酸化物、窒化物、金属)と冷却材(Na、重金属、ガスなど)を組合せて炉心性能を評価し、FBRの特長を最大限生かせるように、有望な燃料形態と冷却材の組合せを評価した。FBRプラントシステムの検討では、安全性の確保を前提として、将来の軽水炉と比肩し得る経済性を実現するための経済性向上方策の摘出を重視して、有望なFBRプラントシステム概念を抽出した。2000年度には抽出したこれらの候補概念について、詳細な検討を進めていくこととしている。燃料サイクルシステムの検討では、これまで開発を進めてきた湿式再処理法(PUREX法)、ペレット燃料製造法の合理化を図るとともに、新たに乾式再処理法、振動充填燃料製造法等を対象に、技術的成立性、経済性などを評価した。これまでの検討の結果、各候補概念に対する技術的成立性の見通しと間題解決の方向性が示されていることから、2000年度に継続して詳細検討を実施することとしている。2000年度には、これら各システムの整合性を考慮して、FBRサイクルとしての総合評価を行い、実用化候補概念の抽出を行う。

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I)中間報告書

野田 宏; 稲垣 達敏*

JNC-TY1400 2000-003, 92 Pages, 2000/08

JNC-TY1400-2000-003.pdf:3.9MB

核燃料サイクル開発機構(JNC)と日本原子力発電株式会社(原電)は、協力協定を締結してJNCと電気事業者の連携を強化するとともに関係機関の参画も得て、1999年7月から高速増殖炉サイクル(FBRサイクル)の実用化戦略調査研究の推進組織を発足させ、その後、原研の協力も得てオールジャパン体制で研究開発を進めている。本研究のフェーズI(1999年度、2000年度の2年間)においては、FBR、再処埋および燃料製造の各システム技術について、革新技術を採用した幅広い技術的選択肢の評価を行い、安全性の確保を前提とし、経済性、資源有効利用性、環境負荷低減性および核拡散抵抗性の5つの視点から、有望なFBRサイクルの実用化候補概念を抽出し、その研究開発計画を策定することとしている。本報告書は、本研究のフェーズIの初年度に得られた成果をもとに、中間報告書として取り纏めたものである。概要は以下のとおり。FBRは中性子経済が優れていることから、プルトニウムの増殖やTRUの燃焼、長半減期の核分裂生成物(FP)の核変換等を行える特長を有しており、これらの性能は炉心設計が決めることになる。そこで、燃料形態(酸化物、窒化物、金属)と冷却材(Na、重金属、ガスなど)を組合せて炉心性能を評価し、FBRの特長を最大限生かせるように、有望な燃料形態と冷却材の組合せを評価した。FBRプラントシステムの検討では、安全性の確保を前提として、将来の軽水炉と比肩し得る経済性を実現するための経済性向上方策の摘出を重視して、有望なFBRプラントシステム概念を抽出した。2000年度には抽出したこれらの候補概念について、詳細な検討を進めていくこととしている。燃料サイクルシステムの検討では、これまで開発を進めてきた湿式再処理法(PUREX法)、ペレット燃料製造法の合理化を図るとともに、新たに乾式再処理法、振動充填燃料製造法等を対象に、技術的成立性、経済性などを評価した。これまでの検討の結果、各候補概念に対する技術的成立性の見通しと間題解決の方向性が示されていることから、2000年度に継続して詳細検討を実施することとしている。2000年度には、これら各システムの整合性を考慮して、FBRサイクルとしての総合評価を行い、実用化候補概念の抽出を行う。

報告書

軸方向非均質炉心模擬実験の検討 FBR炉心設計(JUPITER)専門委員会 軸非均質炉心実験検討ワーキング・グループ報告

吉田 弘幸*; 石黒 幸雄*; 中野 正文*; 稲垣 達敏*; 関 雄次*; 井上 幸太郎*; 鈴木 聖夫*; 加藤 恭義*; 白方 敬章; 池上 哲雄

PNC-TN241 84-07, 16 Pages, 1982/10

PNC-TN241-84-07.pdf:0.37MB

FBR炉心設計(JUPITER)専門委員会の中に標題の検討を目的とした軸非均質炉心実験検討ワーキング・グループを設立し,1982年7月から10月にかけて4回の検討会を開催した。本グループは軸方向非均質炉心に対する炉物理実験の必要性,この炉心概念の炉物理的特徴に着目した模擬実験に関する議論を行ない,一応の結論を得たのでここに報告する。本ワーキング・グループは炉心概念の優劣を議論し,決定する場ではなく,明確かつ決定的な次点の指摘がないかぎり,模擬実験の意義づけと実験内容に議論を集中する立場をとった。1000MWe級高速増殖炉の設計例による均質炉心,径方向非均質炉心,軸方向非均質炉心の比較検討によると,軸方向非均質炉心は,比較的単純な炉心構成によって,適切な増殖性と高い安全性を確保する可能性を有し,均質炉心,径方向非均質炉心と比肩できる炉心概念である。軸方向非均質炉心は,内部ブランケットが炉心によって囲まれた形状を有し,内部ブランケットの軸方向および径方向の広がりの双方によって炉心結合度に影響を及ぼす。したがって,内部ブランケットの寸法,形状が出力分布,反応度価値分布に影響を及ぼす可能性が大きい。更に,炉心が内部ブランケットによって分離されていることにより,特に,制御棒部分挿入時の種々炉物理特性はこの炉心概念に特徴的なものとなる可能性が大きい。均質炉心に対するJUPITER-I,径方向非均質炉心に対するJUPITER-IIの実験とその解析によって解決する点も多々あると考えられるが,大型炉心に関する軸方向非均質炉心の炉物理実験は未だ行なわれていないので,上述軸方向非均質炉心の炉物理的特徴を考慮した模擬実験を行なう必要がある。

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