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近澤 佳隆; 梅津 陽一郎; 西口 洋平; 此村 守
JNC TN9400 2002-068, 77 Pages, 2002/12
実用化戦略調査研究の候補概念としてナトリウム冷却大型炉および中型炉が検討されている。ナトリウム冷却中型炉では、スケールデメリットを補う方策として習熟効果および設備共用化による建設コスト削減を狙った設計が実施されている。 しかし、設備共用化によって物量が削減される一方、設備共用化の方策によっては安全性、モジュール間の運用の複雑化、定検期間の増加および計画外停止時の影響等が懸念される。 本研究ではナトリウム冷却中型モジュール炉を対象に、設備共用化方策が安全性およびプラント運用へ及ぼす影響を評価した。 まず、設備共用化方策を整理し、経済効果が大きくかつ、共用化により安全性、プラント運用に影響があると思われる以下の4件を抽出した。 (1)中央制御室共用化 (2)非常用電源設備の大幅削減 (3)大容量タービンの採用 (4)補機冷却系設備のモジュール間での共用化 上記4件の設備共用化方策を対象として、安全性、運転性、定検工程、計画外停止を考慮した設備利用率への影響について検討した結果、共用化方策が成立する見通しを得た。
三原 隆嗣; 江沼 康弘; 梅津 陽一郎; 川崎 信史; 小林 順; 神山 健司; 山本 昌宏
JNC TY9400 2001-012, 1793 Pages, 2001/06
JNC-TY9400-2001-012.pdf:83.61MB
1999年度より2年間で実用化戦略調査研究フェーズIを実施した。本報告書は実用化戦略調査研究の中で対象としたFBRプラントシステムについて、技術的成立性、経済性等の観点から検討を加えた結果をまとめたものである。本件では、FBRプラントを構成する冷却材及び燃料の組合わせとして現状考えられるものは全て対象にし、同時点での技術情報に基づき、冷却材ごとにプラントシステムの技術的成立性及び経済的成立性について評価した。その結果、冷却材ごとにプラントフェーズIで設定した設計目標を満たす有望なプラント概念を示した。
梅津 陽一郎; 高木 直行; 坂下 嘉章
日本原子力学会誌, 43(11), p.1094 - 1099, 2001/00
JNCの実用化戦略調査研究フェ-ズ1では、30年間燃料無交換長寿命運転と高い受動的安全性の達成を目標として、自然循環方式鉛ビスマス冷却炉、自然循環方式ナトリウム冷却炉および準強制循環方式ナトリウム冷却炉の概念検討を実施した。「高富化度差二領域炉心」の概念によりブランケットなしで増殖比約1.0が得られ、平均取出燃焼度は6
9万MWd/tを得た。また高い受動安全特性の達成のため、自然循環冷却、低線出力、低Pu富化度によるドップラ効果の改善、原子炉固有の安全特性を高めた結果、ATWS時にSASS無しで事象整定する見通しが得られた。
梅津 陽一郎
JNC TN9400 2000-083, 78 Pages, 2000/07
JNC-TN9400-2000-083.pdf:2.95MB
高速増殖炉の実用化のためには、軽水炉やその他発電システムと競合できる経済性を獲得することが必要である。そのためには、安全系に対しては物量を削減し、なおかつ必要十分な信頼度を確保することが重要である。本研究では、実用化戦略調査研究において検討されている、ループ数及びサポート系統数の削減が図られた大型ナトリウム冷却高速炉3概念について、それぞれシステムモデルを作成し、フォールトツリー手法によってPLOHS(Protected Loss Of Heat Sink)シーケンスの発生頻度を算出した。この評価では、国内軽水炉の運転経験を基に作成された機器故障率データを活用することで、より現実的な評価を行うこととした。その結果、以下の結論を得た。・本研究で取り上げた3種類の候補概念は、共通要因故障が排除されているという条件下で、内的事象に起因するPLOHSシーケンスの発生頻度は、設計ベースの評価で10のマイナス6乗/炉年未満を達成する見通しを得た。また、支配的な事象重ね合わせの整理を行い、系統的な分析を加えることにより、信頼度向上に有効な知見をまとめた。・設計マージンを見込む案として、自然循環除熱の評価値を100/3%
3ループから50%3ループ又は25%4ループから100/3%4ループヘと増加させて崩壊熱除去に成功する条件を緩和した場合の信頼度評価を実施した。その結果、PLOHSシーケンス発生頻度が設計ベースの評価と比較して1桁程度小さくなることを確認した。
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。
三原 隆嗣; 早船 浩樹; 江沼 康弘; 梅津 陽一郎; 石川 浩康; 川崎 信史; 小林 順
JNC TY9400 2000-024, 706 Pages, 2000/06
JNC-TY9400-2000-024.pdf:28.02MB
1999年度より2年間予定で実用化戦略調査研究フェーズ1を実施している。本報告書は実用化戦略調査研究の中で対象としたFBRプラントシステムについて、技術的成立性、経済性等の観点から検討を加えた結果をフェーズ1の中間段階、すなわち1999年度の成果としてまとめたものである。1999年度では、FBRプラントを構成する冷却材及び燃料の組合わせとして現状考えられるものは全て対象にし、同時点での技術情報に基づき、冷却材ごとにプラントシステムの技術的成立性及び経済的成立性について中間評価した。その結果、冷却材ごとにプラントとして有望なシステムの骨格が明確になりつつある。2000年度はさらに検討を進め、フェーズ2で取り上げるべき対象を絞り込んでいく予定である。
小江 秀保; 木曽 芳広; 小林 順; 梅津 陽一郎; 一宮 正和
JNC TN9400 2000-073, 78 Pages, 2000/06
JNC-TN9400-2000-073.pdf:2.32MB
中長期事業計画に基づくFBRサイクルの実用化戦略調査研究では、平成12年度までの検討フェーズ(フェーズI)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を具体化し、実用化に向けた開発シナリオを策定する計画である。フェーズIは平成11年7月から本格着手した。原子炉システムについては、各種冷却材を使用する概念の具体化を図り、経済性向上のポテンシャルを評価するとともに、開発課題の摘出・整理を行う。ガスを冷却材として使用する原子炉システムの概念は、A)ピン型燃料炭酸ガス炉、B)ピン型燃料ヘリウムガス炉、C)被覆粒子燃料ヘリウムガス炉の3タイプが候補として考えられている。本年度はA)およびC)に対して以下の項目の検討を実施した。(1)基本仕様の設定(2)炉心・燃料の概念検討(MOX燃料)(3)主要なプラントシステムの概念検討(4)事故時の安全性評価(5)再臨界回避方策概念の検討(6)被覆粒子燃料の再処理技術検討の結果、A)ピン型燃料炭酸ガス炉については、再臨界回避方策概念と炉心性能とのバランスの検討、溶融燃料の長期安定冷却を可能とする設備の成立性確認、大容量ガス循環機の開発等が、またC)被覆粒子燃料ヘリウムガス炉については、被覆粒子燃料開発、燃料集合体開発、ガスタービンの開発等が概念の成立を左右する重要な課題であることが明らかとなった。
久保田 健一; 川崎 信史; 梅津 陽一郎; 赤津 実*; 笠井 重夫; 此村 守; 一宮 正和
JNC TN9400 2000-063, 221 Pages, 2000/06
JNC-TN9400-2000-063.pdf:8.68MB
電力・エネルギの利用形態の多様化、供給地の分散化等の要求に適用しやすい「多目的小型炉」について、過去の小型炉の文献調査を行って高速炉での可能性を検討した。また、モジュール化することで習熟効果の早期達成による経済性向上が期待されることから、基幹電源として廉価な初期投資額に魅力がある「中小型モジュール炉」の可能性を検討した。その結果をまとめると次のようになる。(1)多目的小型炉(a)多目的小型炉の出力規模を10MWe150MWeとすると、大規模なコジェネ、比較的大きな島嶼用電源、中規模都市の電源、淡水化電源(ダム建設の代替え含む)及び中小規模の船舶用動力炉と幅広いニーズ(市場)の可能性がある。(b)多目的小型炉の要件としては受動的機能を備えるとともに燃料交換頻度を極力少なく(長寿命炉心)、保守・交換機会を局限して運転員の負担軽減することが求められる。燃料交換頻度を極力少なくするための長寿命炉心は、FBRの特長が活かせる。この事は、海外市場を視野にすると核不拡散の観点からも重要な要件となる。(c)我が国で検討されているNa冷却の4S炉(50MWe)、鉛-Bi冷却4S型炉(52MWe)及びHeガス冷却PBMR型炉(100MWe)並びに米国で検討されているNERIプロジェクトの鉛-Bi冷却ENHS炉(50MWe)及びANLからの公募概念の鉛-Bi冷却炉(約100MWe)等の高速炉設計について分析し、実用化戦略調査研究での多目的小型炉の設計要求条件を検討した。(2)中小型モジュール炉(a)複数基の原子炉モジュールの総発電量が3200MWeの中小型モジュール炉のプラント建設費が、大型炉ツインプラントの設計目標である建設費20万円/kWe(30003200MWe)と匹敵競合するためには、単基モジュール炉の出力が800MWeでは初号モジュール26万円/kWe、400MWeでは28万円/kWe、200MWeでは29万円/kWe以下を夫々目標とする必要がある。(b)SPRISM(400MWe)と4S型(200MWe)の設計を分析した結果、複数のNSSS構成のモジュール化は、遮蔽、炉容器、熱交換器等の必須機器の増加による物量増加が大きく、物量的に大型炉と競合するには中小型炉の特徴を活かしたさらなる合理化が必要と考えられる。