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沖田 将一朗; 水田 直紀; 高松 邦吉; 後藤 実; 吉田 克己*; 西村 洋亮*; 岡本 孝司*
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 10 Pages, 2023/05
Adoption of SiC-matrix fuel elements in future pin-in-block type HTGR designs will enhance oxidation resistance of the fuel element in the event of the air ingress accident, one of the most worrisome accidents in HTGRs. This would eliminate the need for the graphite sleeves used in the current pin-in-block type HTGR designs and enable high power density core designs with sleeveless and direct coolable fuel structure. Such a concept itself has been suggested by Japan Atomic Energy Agency (JAEA) in the past. However, JAEA has not yet demonstrated the feasibility for a core design with the SiC-matrix fuel elements. The present work is intended to demonstrate the feasibility for a new core design upgraded from an existing conceptual core design, called HTR50S, with 50 MW thermal power and reactor outlet temperature of 750
C. The new core design uses SiC-matrix fuel elements and increases the reactor power density to 1.2 times higher than the original HTR50S design. The feasibility is determined by whether the core satisfies the target values in nuclear and thermal-hydraulic designs by performing burn-up calculation with the whole core model and fuel temperature calculations. The calculation results showed that the new core design satisfied these target values on the reactor shutdown margin, the temperature coefficient of reactivity, and the maximum fuel temperature during normal operation.
吉田 克己*; Gubarevich, A.*; 橘 幸男; 高松 邦吉; 沖田 将一朗; 西村 洋亮*; 岡本 孝司*
no journal, ,
High Temperature Gas-cooled Reactors (HTGRs) adopting silicon carbide (SiC) instead of conventional graphite for fuel compacts with TRISO fuel particles have been proposed to improve the power density and to enhance the oxidation resistance of the fuel elements in the air ingress accident. In this study, we selected reaction sintering method, which is capable of fabricating dense SiC at lower temperature in a short time without mechanical pressure, and the fabrication process of the dense SiC matrix fuel compacts by reaction sintering was studied, and characterization and thermal conductivity measurement of the reaction-sintered SiC were conducted.
高松 邦吉; 沖田 将一朗; 橘 幸男; 西村 洋亮*; 岡本 孝司*
no journal, ,
本研究では、SiC母材の燃料コンパクトを採用した高出力密度高温ガス炉の事故解析を行い、実機の成立性を評価した。具体的には、高温ガス炉の安全評価で用いた2次元非定常伝熱解析コードを用いて減圧事故解析を行った結果、高出力密度高温ガス炉の燃料温度分布及びRPV温度分布等が明らかとなり、燃料最高温度は1400Cを超えないことを確認できた。つまり、減圧事故が発生しても、SiC母材の燃料コンパクトを採用した高出力密度高温ガス炉は、優れた受動的安全性の特徴を持つことがわかった。
西村 洋亮*; Anna, G.*; 吉田 克己*; 高松 邦吉; 岡本 孝司*
no journal, ,
本研究では、高出力密度高温ガス炉のために、SiC母材の燃料コンパクトを開発する。SiC母材を製造する際、SiCの熱的・化学的特性から反応焼結法が適用できることがわかった。また、事故を想定した高温酸化試験を実施した結果、SiC表面に安定なSiO
酸化膜を形成するパッシブ酸化モードが示され、優れた耐酸化性能を確認することができた。さらに、SiC母材の性能評価を実施した結果、Siがリッチな化学組成ほど、耐酸化性能が更に向上し、事故時の燃料健全性を高めることができた。以上により、1400Cの事故時においても、SiC母材は腐食せず、燃料健全性を担保することができた。