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大滝 清*; 田中 洋司*; 桂井 清道*; 青木 和夫*
JAERI-Review 2005-035, 79 Pages, 2005/09
JAERI-Review-2005-035.pdf:4.57MB
我が国の将来炉と燃料サイクルシステムの評価に必要な技術情報を収集するため、低減速軽水炉(RMWR)を含む将来炉とその燃料サイクルシステムについて、1998年度以来調査を行ってきた。調査の内容は、ナトリウム冷却FBRの代替炉と燃料サイクル,プルトニウムリサイクル,使用済燃料再処理と廃棄物処理の3つのカテゴリーに分けられる。本報告書はこれらの調査の概要をまとめたものである。
佐藤 治; 立松 研二; 田中 洋司*
原子力eye, 47(7), p.60 - 64, 2001/07
原子力の超長期的な利用を可能にするために、高速増殖炉の開発が進められてきたが、実用化の展望が不透明な情勢となっている。こうした中で、水冷却の増殖炉「低減速スペクトル炉」の開発が日本原子力研究所を中心に進められており、増殖炉の開発のバックアップとして、我が国の原子力開発戦略上重要な役割を果たす可能性が出てきた。そこで、我が国の発電炉・燃料サイクルの長期シナリオを幾つか描き、燃料サイクルシステムのシミュレーション分析を行うことによって、低減速スペクトル炉がウラン資源消費量の低減に果たす役割を検討した。また、低減速スペクトル炉の炉心特性(転換比とプルトニウム装荷量)がその導入効果に及ぼす影響についても検討した。さらに、発電コストの試算を行い、濃縮ウラン軽水炉や他のプルトニウム利用炉との比較を通じて、経済性向上の見地からの要件をまとめた。以上の検討を通じて、低減速スペクトル炉はウラン資源問題の解決に役立つ十分な可能性があるが、FBR代替技術となるためには転換比とプルトニウム装荷量に改善が必要であり、また経済性向上に向けて高燃焼度化等の燃料サイクル費の低減方策が重要であるなどの所見を得た。今後の開発を通じてこの検討で指摘した課題に応えることができれば、増殖炉の有力な選択肢となり得るものと考えられる。
立松 研二; 田中 洋司*; 佐藤 治
JAERI-Research 2001-014, 25 Pages, 2001/03
JAERI-Research-2001-014.pdf:2.23MB
耐用年均等化発電原価計算法を用いて代表的なプルトニウム利用炉の発電原価を計算し、プルトニウムリサイクル利用の経済性について分析を行った。その結果、想定した前提条件の下で、プルトニウム利用炉の発電原価は、現行の地層ウランを用いた濃縮ウラン軽水炉に比べて割高であり、経済性を向上させるために以下の改善が必要であるとの所見を得た。FBRに関しては、建設費の削減及び燃焼度100GW/t以上を達成すること、全MOX炉及び低減速スペクトル炉(RMWR)に関しては、高燃焼度化による燃料装荷量の削減を行うことである。特に、RMWRに関しては燃焼度70GW/tの炉心が実現できれば、現行の濃縮ウラン軽水炉に近い経済性が期待できる。
立松 研二; 佐藤 治; 田中 洋司*
JAERI-Research 2000-025, 74 Pages, 2000/05
JAERI-Research-2000-025.pdf:2.4MB
我が国の長期原子力発電システムに低減速スペクトル炉を導入した場合の影響を、ウラン資源の有効利用の視点から評価した。分析においては、炉型の組み合わせと前提条件の異なる多数のケースを設定し、多様な条件下で低減速スペクトル炉の導入効果を検討するとともに、低減速スペクトル炉の炉心特性と天然ウラン消費量の関係を検討した。その結果、低減速スペクトル炉のプルトニウム所要量と転換比が天然ウラン消費量に大きな影響を与えること、原子力発電規模の伸びが小さい場合には控えめな性能の低減速スペクトル炉でも天然ウラン消費量を低い水準に抑制できるが、多様な将来条件の下で低減速スペクトル炉をFBRの本格的な代替技術として利用するためには、プルトニウム所要量と転換比の改善が必要であることなどが明らかになった。
関 雄次*; 田中 洋司*
JNC TJ9440 99-022, 67 Pages, 1999/03
FBR実証炉あるいは今後の高速炉の実用化においては、核燃料サイクルコスト低減に向けた高燃焼度化が指向されている。現在のPu需給状況から判断するに、当面、増殖性向上のニーズは小さいといえるが、2030年頃と想定されている高速炉実用化時代以降にはPu需給の変化により、増殖性への要求高まる可能性もある。このため、「高燃焼度、長期運転サイクル」を目指した実用化炉心のレファレンス炉心仕様に対して、運転開始以降に倍増時間短縮の要求があった場合に、燃料集合体仕様のみを変更することにより、この要求に対応できる見通しを得るための検討を行ったものである。レファレンス炉心(原子炉熱出力3800Mwtの富化度2領域均質炉心)において、取出平均燃焼度150GWd/t一定の条件で、倍増時間を短縮するための設計方策(炉心・燃料集合体仕様の変更案)について検討した。倍増時間短縮に有効な方策は、炉心インベントリを低減することと、軸方向ブランケット厚を増して増殖比を上げることであり、このために炉心高さを減じ、ガスプレナムも短縮して軸方向ブランケット厚を増し、炉心平均線出力を維持するように燃料ピン数/集合体を増加(ピン細径化)した。また、取出燃料平均燃焼度を一定に保つよう運転サイクル長を短かくした。サーベイ結果に基づき、倍増時間短縮に好適な炉心(倍増時間短縮炉心)として上記の397本ピン炉心を選定した。Pu富化度の微調整を行った上で、倍増時間短縮炉心の炉心特性を評価した。また、この倍増時間短縮炉心ベースに、炉心高さを変えずに軸方向非均質炉心にした場合の倍増時間を評価し、均質炉心とほぼ同じ倍増時間を得た。以上の検討から、運転開始以降に倍増時間短縮の要求があった場合に燃料集合体仕様のみを変更することにより、複合インベントリ倍増時間を30年程度に短縮できる見通しが得られた。
矢野 眞理*; 水野 峰雄*; 大久保 良幸*; 伊藤 邦博*; 田中 洋司*; 小山 和也*
PNC TJ9678 95-003, 195 Pages, 1995/03
これまでにFBRでTRU(一験にはNp,Pu,Am,Cm等の超ウラン元素を指すが、ここでは、Np,Am,Cmのマイナーアクチニドを表す)を消滅させる方式として、炉心燃料熱合体にTRUを均一に混入きせて消滅させる方法と、TRUを多量に含むタ一ゲッ卜集合体を炉心に装荷してTRUを消滅させる方法が考えられ、これらの方式を具体化して炉心特性への影響、およびTRU消滅特性を評価してきた。また、FBRプラントによるTRU消滅に関する研究として高レべル廃液からTRUを分離した時に混入するRE(希土類元素)がTRU消滅および炉心特性に与える影響についてサーべイすると共に、FBRでTRUリサイクルを行った場合の影響をサーペイした。本年度は、これまでの計算および検討結果と併せて、核燃料サイクル側の進捗伏況を反映した実現性の高い炉心概念の検針として、TRU形態としてNpとAm+Cm+REの群に分離した場合の検討を行った。炉心領域内にはNpのみを添加し、Am,Cm及びREはタ一ゲット集合体に添加して炉心外周の径プランケット位置に装荷する方式(NpとAm+Cmの分離装荷方式)を対象として、炉心設計の成立性が見通せる範囲でTRU消滅特性の良好な炉心概念を検討した。検討の結果、炉心燃料とほぼ等しいピン径の271本ピンがら構成されるタ一ゲット集合体を炉心周囲に1層、72体装荷する体系で、TRU全体の混入率(炉心燃料の重金属に対するTRUの重量比)は20%程度まで可能であり、TRUサイクル消滅量は従来の装荷方式に比べ3
4倍の消滅量の580kgとなった。この炉心概念における主要な炉心特性は以下の通りであり、炉心設計は成立している。・燃焼欠損反応度 0.75%
k/kk'(運転サイクル15ケ月)・量大線出力 炉心部 395W/cm ターゲット部145W/cm・増殖比 1.04NpとAm+Cmの分離装荷方式を採用することにより、従来のタ一ゲット集合体装荷方式の課題であった出カ変動の増大が回避され、炉心特性を損ねることなく、高いTRU消滅特性を打ることができた.これは、TRU全体混入率を高めることができるため、TRU消滅量を大きくすることができるということである。しかし、一方、TRUの消滅率としては従来の均質装荷型や非均質装荷型より低下する。すなわち、炉心部でのNpの消滅特性
矢野 眞理*; 大久保 良幸*; 小山 和也*; 田中 洋司*
PNC TJ9678 95-002, 180 Pages, 1995/03
これまでに炉心の主要性能を損ねることなくPu消滅特性を向上きせる為の高速炉の各種炉心概念(中性子漏洩増大型高富化度炉心,吸収材添加型高富化度炉心等)の検村を行い、反応度特性を含む主要炉心特性を把握した。昨年度は80万kWe級炉心を対象に炉心高さ60cm、炉心直径5.3m、運転サイクル日数123日の基準炉心を選定し、炉心高さ、燃料体積比等の炉心パラメータが炉心特性に及ぽす影響を広範囲に解析秤価した。本年度は炉出カを60万kWeとし、以下の仕様条件の下で解析を実施し、Pu消費型高速炉の概念を更に明確にした。主要仕様は以下の通りである。炉心高さ :60cm炉心直径 :4m以内違転期間 :半年程度検討対象とした炉心概念は、(1)高富化度炉心1(最大45w/O Pu富化度)(2)高富化度炉心2(乎均30w/O Pu富化度)(3)B4C添加型炉心である。・また高富化度炉心1をペースに,1・出カ密度,2・MA添加,4・Pu組成比変更の影響を調べた.更に上紀(1).(2)の炉心を対象に炉心動特性解析を行い、ULOF、UTOP時の受動的炉停止能力を検討すると共に従来炉(60万kWe級MOX燃料炉心)との比較もおこなった。
高野 秀機; 秋江 拓志; 半田 宗男; 平岡 徹; 中村 邦彦*; 廣田 耕一*; 神島 吉郎*; 田中 洋司*; 高橋 浩道*; 金子 邦男*
Proc. of the 7th Int. Conf. on Emerging Nuclear Energy Systems; ICENES 93, 8 Pages, 1993/00
高速炉の開発の魅力は、軽水炉に比べて極めて高い資源有効利用とTRU処理能力にある。軽水炉の代替となるためには、炉と燃料サイクルを含めた高い経済性と正のボイド反応度や燃焼反応度損失を低減した高い安全性をもつ高速炉システムが必要である。そのため、鉛冷却・窒化物燃料集合体からなる高速炉について、燃料仕様やIV-15の濃縮度をパラメータとして炉心特性を検討し固有安全性の高い炉心を設計した。この炉心を基にして、耐震性を含む安全性、ヘリカルコイル型SGをもつ原子炉構造等を検討し、プラントコストをNa冷却・MOX燃料高速炉と比較した。さらに炉と燃料サイクルを含めた自己完結型の総合燃料サイクルシステム概念を、電力供給型プラントと燃料フロー調整型プラント群を高温化学再処理をベースとして検討した。
井上 達也*; 沢田 誠*; 伊藤 忠弘*; 遠藤 昭; 富田 洋司*; 福田 達*; 田中 康雄*
PNC TN951 79-01, , 1978/12
近年,異常予知システムの開発が盛んであり,その有効性から,原子炉プラントヘの導入も試みられている。プラントの異常が予知され,直ちに調整,補修が行われる方式が確立されれば,安全性並びに保守管理面で有効であり,早期のシステムの確立が要望されている。ここに,EBR―2での関連する資料を入手することが出来たので,上記のシステム開発の必要性に対する参考資料として,又,開発が計画されている高速実験炉「常陽」の異常予知システムのための参考資料として次の2種の資料を邦訳した。▲1.HO/M―201,PREVENTIVEMAINTENANCESYSTEM,EBR―2project,ANL▲2.K.J.MoriartyandJ.M.Ringquist,DATA―PROCESSINGSYSTEMFORINSTROMENTMAINTENANCEANDCALIBRATIONATEBR―2,ANL/EBR―063,EBR―2project,ANL,Junel972▲1.は予防医学的なプラント保守管理システムに関するものであるが,異常を予め知る意味での異常予知の一つの方法であることから,敢えて異常予知システムと訳している。▲2.はプラント計測系の保守管理に関するものであり,1と一部重複しているが,総合システムとしての異常予知システムが持つべきデータ処理の方法が詳述されており,興味深い。▲
