Conceptual designing of reduced-moderation water reactors, 1; Design for BWR-type reactors

大久保 努; 白川 利久*; 竹田 練三*; 横山 次男*; 岩村 公道; 和田 茂行*

Proceedings of 8th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-8) (CD-ROM), p.7 - 0, 2000/00

1.0程度の転換比と負のボイド反応係数の達成を目指したMOX燃料を用いる水冷却炉である低減速スペクトル炉の概念検討を行った。本報では、BWR型炉の3つの炉心について概念を検討した。一つは、ウラン資源による長期的なエネルギー供給に有効な1.1程度の高転換比を目指し、二つ目は、高燃焼度及び長期サイクル(それぞれ60GWd/t及び2年程度)運転を目指し、三つ目は、ブランケットなしの現行炉と類似の燃料集合体の使用を目指した。本研究により、各炉心とも1.0以上の転換比と負のボイド反応度係数を達成できるとともに、それぞれの目標を達成できる見通しが得られた。

閾値反応を利用したナトリウムボイド反応度低減炉心及びドップラー反応度改善炉心に関する解析

横山 次男*; 川島 正俊*; 川合 将義*; 山岡 光明*; 藤田 玲子*

PNC TJ9164 96-008, 189 Pages, 1996/12

PNC-TJ9164-96-008.pdf:4.08MB

高速炉では、MAのリサイクルに伴ってナトリウムボイド反応度及び冷却材温度反応度が大きくなり、また、ドップラー係数も小さくなる傾向がある。安全上これらの反応度を改善することが重要である。本解析作業では、ナトリウムボイド時に増加する高エネルギー中性子に対して、大きな中性子吸収反応を生じる核種を混在させた炉心を解析することにより、炉心性能を大きく低下せずにナトリウムボイド反応度を低減できる核種についてそのボイド低減効果を調べた。また、ドップラー係数の改善方法として高次Puの利用及び共鳴物質の利用が考えられ、パラメータサーベイによりその効果を調べた。閾値反応を利用したナトリウムボイド反応度低減炉心の解析では、中性子スペクトル変化の影響調査として炉心部へのMA装荷の有無及び炉心サイズをパラメータとして炉心部中性子スペクトルを解析し、ボイド反応度上重要なエネルギー領域を同定した。次にボイド反応度低減のための候補核種として、上記の重要なエネルギー領域以上で閾値反応による中性子吸収断面積の増大する核種を調査した。更に上記スペクトル場において、ボイド反応度低減効果を吸収核種装荷量と種類をパラメータとして解析した。その結果、候補として摘出された酸素17を用いた大型酸化物燃料炉心のボイド反応度は天然酸素による炉心のボイド反応度の約1/2以下となることが分かった。ドップラー反応度改善炉心の解析では、PuN燃料をベースとして、高次Pu及び共鳴吸収物質を装荷した場合のドップラー係数改善効果について解析した。また、不活性母材候補材料について、その適合性、炉心特性解析に必要な物性値を調査し、それらの材料を用いた燃料材の物性値等について予備調査を行なった。その結果、構造材核種を金属形態で装荷する事でドップラー係数等の特性を改善できることが分かった。