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村上 勤; 菱田 正彦; 木曽原 直之; 早船 浩樹; 堀 徹; 藤井 正; 内田 昌人; 近澤 佳隆; 宇野 修; 三枝 利家; et al.
JNC TY9400 2004-014, 78 Pages, 2004/07
JNC-TY9400-2004-014.pdf:7.97MB
本報告書は、平成15年度に実施したNa冷却大型炉設計研究の成果をまとめたものである。平成15年度の設計研究では、平成14年度に成立性に係わる課題としてあげられていた安全性、構造健全性及び熱流動に関する成立性評価を行い、その結果に基づきNa冷却大型炉のプラント概念を見直した。また、フェーズⅡの中間評価を行うために、経済性評価、開発目標に対する達成度等を評価し、中間とりまとめに必要なデータを整備した。
菱田 正彦; 村上 勤; 木曽原 直之; 藤井 正; 内田 昌人; 早船 浩樹; 近澤 佳隆; 堀 徹; 三枝 利家; 宇野 修; et al.
JNC TY9400 2004-012, 97 Pages, 2004/07
JNC-TY9400-2004-012.pdf:12.55MB
プラント概念構築として、平成14年度に構築したプラント全体概念(単機出力75万kWeの4モジュール構成)に基づいて、高内部転換型炉心、直管2重管蒸気発生器、EVST方式燃料取扱設備を採用した機器設計を行い、プラント全体概念を具体化した。概念の構築にあたっては、Na弱点克服のための方策検討、軽水炉並のISI&Rの検討も実施した。更に、成立性評価として、構築した中型モジュール炉に対して、主要な事象の安全評価を実施するとともに、構造健全性及び熱流動に関する主要な課題、特に、直管2重管SG及びPRACSを内蔵するIHX上部プレナムの製作性、構造健全性等の評価を行い、中型モジュール炉概念の成立性見通しを得た。また、フェーズIIの中間評価を行うため、経済性評価、開発目標に対する達成度等を評価し、中間とりまとめに必要なデータを作成した。
森部 剛志; 久保 重信; 三枝 利家; 此村 守
JNC TY9400 2004-007, 408 Pages, 2004/06
JNC-TY9400-2004-007.pdf:26.6MB
FBRサイクルの実用化戦略調査研究では、多様な冷却材(ナトリウム、重金属、ガス、水等)、燃料形態(MOX、金属、窒化物等)及び出力規模等からなる技術選択肢を摘出・整理し、軽水炉に比肩する経済性を有する実用化時代の高速増殖炉プラント概念を検討している。 被覆粒子燃料ヘリウムガス冷却炉の平成15年度検討では、技術的成立性の見通しを明らかにするために、炉心およびプラント全般の予備的な概念検討などを実施し、フェーズII中間評価に足るガス炉プラント概念を構築し、総合評価に必要なデータの整備を実施した。本報告書は、プラント設計及び総合評価用データ整備について、まとめたものである。検討結果は以下の通りである。(1)プラント全般の概略設計については、プラント全体仕様、主要設備概念設計について 検討を行った。その中で、原子炉構造の断熱材有効性、ガスタービン耐震性、コアキヤッチヤーの冷却性・構造健全性などの検討を行い、成立性の概略見通しを得た。これら主要設備の概念設計結果に基づき、建屋配置を構築した。(2)総合評価用データ整備については、軽水炉のISI基準に準拠した1次系機器に対する試験方法案設定、定検工程策定などの保守・補修性の検討を行った。また、運転廃棄物及び廃炉廃棄物発生量の概算を行った。プラントの主要課題について要素技術毎に開発方法・工程等の開発計画を策定した。(3)経済性評価に必要なデータを整備し、建設単価を算出した結果、建設単価基準値を1割程度上回る結果となった。
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。
木曽原 直之; 菱田 正彦; 新部 信昭; 堀 徹; 藤井 正; 内田 昌人; 近澤 佳隆; 三枝 利家; 宇野 修; 惣万 芳人; et al.
JNC TY9400 2003-015, 103 Pages, 2003/09
JNC-TY9400-2003-015.pdf:6.39MB
実用化戦略調査研究フェーズIにおいて、経済性目標を初めとする設計要求を満足する可能性のある有望なNa冷却中型モジュール炉概念として、アドバンスト・ループ型炉が抽出された。本報告書は、フェーズIIの2年目である平成14年度に実施したNa冷却中型モジュール炉設計研究の成果をまとめたものである。大型炉において採用したコストダウン方策及び共用効果を取込んだ平成13年度の設計結果では経済性目標である建設コスト20万円/kWeをわずかに下回り、目標を達成したものの、その達成度に余裕はない。そのため、更なるコストダウンを目指して平成13年度の成果に基づきNa冷却中型モジュール炉概念の再構築を行った。再構築に際し、モジュールあたりの電気出力を50万kWeから75万kWeに上昇させ、モジュール数を3から2に変更した。また、崩壊熟の除去を完全自然循環でできる特徴を生かして非常系の電気設備容量を極小とし、小型ガスタービンを採用した。この再構築したプラント概念について設備・機器の具体化を進めるとともに、成立性評価及び経済性評価を実施した。その結果、経済性目標を満足し、概念成立性に関する基本的な見通しを有するNa冷却中型モジュール炉のプラント概念を構築した。また、経済性向上の可能性を有する2次系簡素化プラントの検討、電磁ポンプを2次系に使用した場合の検討、燃料取扱設備の検討も行った。今後は、要素試験の成果等を適宜反映しつつ予備的概念設計を進め、プラント基本概念を明確化するとともに、概念成立性の見通し、経済性目標達成見通しを確たるものとして行く計画である。
木曽原 直之; 菱田 正彦; 新部 信昭; 堀 徹; 藤井 正; 内田 昌人; 近澤 佳隆; 三枝 利家; 宇野 修; 惣万 芳人; et al.
JNC TY9400 2003-014, 52 Pages, 2003/09
JNC-TY9400-2003-014.pdf:3.12MB
本報告は、実用化戦略調査研究フェーズIIの2年目である平成14年度に実施したNa冷却大型炉設計研究の成果をまとめたものである。平成14年度の設計研究では、平成13年度の成立性に係わる課題としてあげられていた安全性、構造健全性及び熱流動に関する成立性評価を行い、その結果に基づきNa冷却大型炉のプラント概念を見なおした、主要設備の基本仕様を明確化し、経済性評価を実施した。 本研究の結果、経済性目標(建設コスト20万円/kWe以下、等)を満足し、概念成立性に関する基本的な見通しを有するNa冷却大型炉のプラント概念が構築された。
森部 剛志; 久保 重信; 三枝 利家; 此村 守
JNC TY9400 2003-007, 188 Pages, 2003/05
JNC-TY9400-2003-007.pdf:7.62MB
FBRサイクルの実用化戦略調査研究では、多様な冷却材(ナトリウム、重金属、ガス、水等)、燃料形態(MOX、金属、窒化物等)及び出力規模等からなる技術選択肢を摘出・整理し、軽水炉に比肩する経済性を有する実用化時代の高速増殖炉プラント概念を検討している。平成14年度ガス炉の概念に関する研究では、平成13年度に有望な概念として選定した被覆粒子燃料ヘリウムガス炉について、炉心及びプラント全般の概念設計等を実施した。本報告書は、被覆粒子燃料ヘリウムガス炉のプラント設計について、平成14年度検討結果をまとめたものである。検討結果は以下の通りである。(1)受動的炉停止機構について、キュリー点電磁石方式を選定し、構造概念を設定した。(2)原子炉構造について、炉心支持構造及びライナ構造概念を具体化した。高温構造対策の候補材としてSiCを選定した。(3)プラント耐震性について、強地震検討用条件下で3次元免震を前提として原子炉構造の耐震性は確保できる見通しを明らかにした。(4)コアキャッチャーの検討に関連して、炉心損傷時の事象推移についてフィージビリティ検討を行った。その検討結果に適合しうるコアキャッチャー概念を提案した。(5)物量に基づく概略の建設コスト出力規模依存性の評価を行い、ガス冷却小型炉概略建設単価は小型炉目標建設単価を2割程度上回る見通しを得た。
此村 守; 三枝 利家; 水野 朋保; 大久保 良幸*
Global 2003/ANS,ENS (2003.11.16-20), 0 Pages, 2003/00
実用化戦略調査研究では、ガス冷却高速炉の有望な候補概念として、ピン型燃料炭酸ガス炉、ピン型燃料ヘリウムガス炉、被覆粒子燃料ヘリウムガス炉の3概念より経済性・安全性の観点から被覆粒子燃料ヘリウムガス炉を選定した。(フェーズ1)この被覆粒子燃料ヘリウムガス炉の燃料集合体概念については被覆粒子層直接冷却方式横方向流冷却概念の他に燃料保持性に優れる六角ブロック縦方向流冷却概念についても検討を行った。また、プラント概念実現性を左右する重要な課題である受動的炉停止機構、ガスタービン等について開発計画を策定した。
森部 剛志; 三枝 利家; 木曽 芳広; 此村 守
JNC TY9400 2002-008, 150 Pages, 2002/06
JNC-TY9400-2002-008.pdf:7.26MB
FBRサイクルの実用化戦略調査研究では、多様な冷却材(ナトリウム、重金属、ガス、水等)、燃料形態(MOX、金属、窒化物等)及び出力規模等からなる技術選択肢を摘出・整理し、軽水炉に比肩する経済性を有する実用化時代の高速増殖炉プラント概念を検討している。平成13年度ガス炉の概念に関する研究においては、フェーズIの最終年度として、 1)ピン型燃料炭酸ガス炉、2)ピン型燃料ヘリウムガス炉(ガスタービン発電)、3)被覆粒子燃料ヘリウムガス炉、の各ガス炉プラント概念の課題について検討を行い、 3概念の中から有望な候補概念を選定した。本報告書は、各ガス炉プラント概念の平成13年度検討結果及び有望な候補概念の選定についてまとめたものである。検討の結果は以下の通りである。1)炭酸ガス炉、ヘリウムガス炉共に一部を除き開発目標を達成可能な見通しである。建設単価は同程度であるが、所内負荷率、熱効率の点からはヘリウムガス冷却方式の方が有利と考えられる。さらに、ヘリウムガス炉には高温熱利用という特徴を活用できる利点がある。2)ヘリウムガス炉の燃料形態として被覆粒子型とピン型の検討を行ってきたが、被覆粒子型の方が安全性と炉心性能の観点で有利と考えられる。以上より、開発課題の技術的成立性の見通しについては炭酸ガス炉がヘリウムガス炉より高いが、経済性の観点から達成可能なレベルがナトリウム炉を上回ることは困難であることも合わせて、「被覆粒子燃料ヘリウムガス炉」をガス炉の有望な候補概念として選定した。
木曽 芳広; 三枝 利家; 木田 正則; 此村 守; 永沼 正行; 水野 朋保; 林 秀行
JNC TN9400 2001-073, 414 Pages, 2001/06
JNC-TN9400-2001-073.pdf:10.15MB
FBRサイクルの実用化戦略調査研究は、平成11年度から12年度までの検討フェーズ(フェーズ1)において、軽水炉システムと比肩する経済的競争力を有する可能性があると考えられる複数のFBRサイクルの候補概念のうち、ガス炉システムについて、1)ピン型燃料炭酸ガス炉、2)ピン型炉燃料ヘリウムガス炉 (蒸気発電、ガスタービン発電)、3)被覆粒子燃料ヘリウムガス炉の各概念の予備検討を実施した。本報告書は、被覆粒子燃料ヘリウムガス炉について、平成12年3月までの検討状況をまとめたものである。被覆粒子燃料ヘリウムガス炉は、被覆粒子燃料、耐熱材料による高温化で、高効率の直接ガスタービン発電を可能とし、高温化と負のドップラー効果、自然循環冷却により炉心溶融回避を目指し、 CDA対策を必要とせず、モジュール化、ツインユニット化等の合理的なプラント設計で安全性と経済性を追求した概念である。検討の結果、炉心性能は十分なものではないが、安全性は立つ性される見通しが得られた。また、経済性は、目標値よりわずかに高い程度であり、目標達成の可能性がある。なお、特に、被覆粒子燃料、燃料集合体についてはさらなる検討が必要である。
川崎 信史; 宇野 修; 三枝 利家; 此村 守; 笠井 重夫; 一宮 正和
JNC TN9400 2000-085, 99 Pages, 2000/06
JNC-TN9400-2000-085.pdf:5.85MB
実用化戦略調査研究においては、FBRサイクルシステムの経済性目標5円/kWh(プラント耐用年数で原価償却)を達成することを目標に、各種の高速増殖炉プラントの革新的概念の検討が進められている。この目標を達成するために、FBRプラントの建設コストは、150万kWe級プラントで約20万円/kWe以下とすることが期待されている。平成11年度のFBRプラントの経済性目標達成度の検討として、建設コスト削減シナリオの検討、ナトリウム冷却大型炉の建設コスト予測、建設コスト評価コードSCES-FBRによるナトリウム冷却炉の建設コスト評価、及びこれらに伴うプラント物量データのデータベース化を行った。得られた主な成果は以下のとおりである。1.各種の冷却材のプラントに対し、建設コスト低減のシナリオを検討し、適用可能なコスト低減技術を抽出した。2.実証炉フェーズI設計とナトリウム大型炉事前検討の物量の比較、及び実証炉建設コストに基づくナトリウム大型炉の建設コスト予測の結果から、NSSS主要機器の鋼材物量約2,500トン以下が、建設コスト目標、(約20万円/kWe以下)を達成する目安となることを示した。3.SCES-FBRによる平成11年度設計のナトリウム大型炉の建設コスト評価結果から、これらのプラントは建設コストの目標を達成するポテンシャルを有していることが示された。また、ツインプラント化やループ数削減の建設コスト低減効果は、ナトリウム大型炉の場合、それぞれ約2.3万円/kWe及び0.6万円/ループであると推定した。
小藤 博英; 三枝 利家; 安松 直人*; 関野 章*; 平尾 和則
JNC TN9400 2000-055, 49 Pages, 2000/03
JNC-TN9400-2000-055.pdf:2.07MB
実用化戦略調査研究の進展に伴い、種々の技術情報、設計データ、関連情報などが得られる。これらをバックデータ、あるいは根拠資料として保管、利用するため、各部門においてデータベースを作成し、ネットワークを介して情報管理システムにて一括管理するシステムを構築する予定である。この中で、FBRサイクルデータベースはFBR導入シナリオ評価や総合評価に必要なデータを集約するものであり、平成11年度にシステム概念の検討を行い、平成12年度にプロトタイプを作成する。本報告書は、平成11年度に検討したFBRサイクルデータベースのシステム概念をとりまとめたものである。検討の結果、プロトタイプは2つの方式、即ち、得られた情報の中から必要な数値データのみを抽出してテーブル形式にとりまとめる方式と、得られた文献を画像データとしてサーバーに取り込み、キーワード等のインデックス情報を付してとりまとめる方式にて作成することとした。また、概念の検討に際しては、他社でのデータベースの例も参考とし、汎用的なデータベースソフトを用いることや、これまでに得られているデータが利用可能となることに心がけた。