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山館 恵; 佐々木 誠; 黒澤 典史*; 坂下 嘉章*; 永沼 正行
JNC TN9400 2001-113, 219 Pages, 2001/09
JNC-TN9400-2001-113.pdf:10.46MB
中長期事業計画を受けて、平成11年7月から本格的に開始されたFBRサイクル実用化戦略調査研究フェーズIでは、平成12年度までの2年間に亘り多様な FBRサイクルシステムの技術選択肢について検討を実施した。本報告書は、これらの技術選択肢の内、ナトリウム冷却酸化物燃料炉心の炉心・燃料設計についての検討成果を報告するものである。主な成果を以下に示す。(1)Na冷却大型及び中型酸化物燃料炉心における再臨界回避と増殖性確保が両立可能な概念として、軸ブランケット一部削除型径方向非均質炉心が有力候補のひとつであるが、熱設計成立性を見通すためには、詳細検討が必要である。(2)Na冷却大型酸化物燃料炉心において内部ダクト付き集合体を用いた場合、均質炉概念では増殖性の確保が困難であるが、径方向非均質炉心概念との組合せで解決できる可能性がある。(3)遮蔽特性検討の結果、大型炉心、中型炉心のいずれの場合でも、ZrH遮蔽体を用いることにより、径方向遮蔽体の層数は径方向ブランケットあり炉心では2層、径方向ブランケットなし炉心では3層で成立する見通しである。
山館 恵; 佐々木 誠; 黒澤 典史*; 坂下 嘉章*; 永沼 正行
JNC TN9400 2001-112, 174 Pages, 2001/09
JNC-TN9400-2001-112.pdf:8.09MB
FBRシステム実用化戦略調査研究フェーズIにおいて、実用化炉心・燃料候補となっている複数の炉心概念を対象に、炉心核設計と燃料サイクルとの整合性検討として、先進リサイクルで想定される燃料組成変動時の核特性への影響、燃料仕様変更による核特性への影響等を検討した。主な成果を以下に示す。 (1)先進リサイクルで想定される種々のTRU組成及び随伴FPの混入を考慮した燃料組成を用いた炉心核特性への影響は比較的小さく、設計対応が可能な範囲である。 (2)酸化物燃料を対象とした燃料仕様変更の核特性への影響を検討した結果、スミア密度を80%まで低くすると、増殖比低下の影響が最も大きく、径方向非均質炉でも増殖比1.2%を下回る可能性がある。(3)核拡散抵抗性に関連して、取出し時に高品位プルトニウムが生成されている径ブランケット燃料集合体への接近性について検討した。その結果、径方向ブランケット燃料集合体は取出し後5年経過後でも、これを線源とした空間線量当量率が大きいため通常の再処理プラントと同様の厳重な遮蔽と遠隔操作での取り扱いが必要であることがわかった。
池上 哲雄; 林 秀行; 佐々木 誠; 水野 朋保; 山館 恵; 高木 直行; 黒澤 典史
JNC TY9400 2001-011, 493 Pages, 2001/03
JNC-TY9400-2001-011.pdf:20.55MB
中長期事業計画を受けて、平成11年7月から本格的に開始されたFBR実用化戦略調査研究フェーズIでは、平成12年度までの2年間に亘り多様なFBRプラントの技術選択肢について検討を実施した。調査研究フェーズIを推進するに当たり、5つの観点(1)安全性、2)経済性、3)資源有効利用、4)環境負荷低減、5)核不拡散)から開発目標を設定している。これら5つの観点を視野に置き、各種冷却材、燃料形態及び炉心出力規模の組み合わせについて幅広く調査・解析・検討を加え、炉心・燃料特性を把握・比較評価した。これらの結果に基づき、フェーズIIの研究・開発計画を明らかにし、実用化炉心・燃料候補を選定するためのデータベースを構築した。本報告書は、フェーズI最終報告としてまとめたものである。主な成果を以下に示す。(1)各冷却材毎に燃料形態の比較評価を行い、有望な燃料形態として、Na冷却炉心では酸化物と金属燃料、重金属冷却炉心では、金属と窒化物燃料、炭酸ガス冷却では酸化物と窒化物燃料、Heガス冷却炉心では窒化物燃料を抽出した。(2)Na冷却大型酸化物燃料炉心における再臨界回避と炉心核的性能の両立可能な概念として、軸ブランケット一部削除型径方向非均質炉心が有力候補のひとつである。(3)Pb-Bi自然循環冷却中型炉心の場合、酸化物燃料では実用化目標のうち、燃焼度と増殖比の両者を同時に達成することは難しい。(4)炭酸ガス冷却炉心の場合、Na冷却炉心とほぼ同等の炉心核的性能が得られる。(5)ガスタービンによる直接発電を可能とする原子炉出口温度850
を目標にしたHe冷却密封ピン型燃料炉心については、窒化物燃料にて実用化目標達成の可能性がある。(6)同じく原子炉出口温度850でスクラム失敗を伴う事故時にも燃料溶融を回避することを目標にしたHe冷却被覆粒子型燃料炉心については、窒化物燃料にて燃焼度10万MWd/t、増殖比1.1達成の可能性がある。(7)FBRサイクルのみならずプルサーマル等の軽水炉サイクルを含めた燃料サイクルとして想定される種々のTRU組成及び低除染燃料の高速炉炉心核的性能への影響は小さい。
池上 哲雄; 林 秀行; 佐々木 誠; 水野 朋保; 川島 克之*; 黒澤 典史; 坂下 嘉章
JNC TY9400 2000-021, 452 Pages, 2000/03
JNC-TY9400-2000-021.pdf:16.64MB
中長期事業計画を受けて、平成11年度から本格的に開始されたFBR実用化戦略調査研究フェーズIでは、2年間に亘り多様なFBRプラントの技術選択肢について検討を実施している。調査研究を推進するに当たり、5つの観点((1)安全性、(2)経済性、(3)資源有効利用、(4)環境負荷低減、(5)核不拡散)から開発目標を設定している。これら5つの観点を視野に置き、各種冷却材、燃料形態及び炉心サイズの組み合わせについて幅広く調査・解析・検討を加え、炉心・燃料特性を把握・比較した。さらに、今後の研究・開発課題を明らかにし、実用化炉心燃料候補を選定するためのデータ・ベースを構築した。本報告書は、平成11年度検討成果を、フェーズI中間報告として報告するものである。主な成果を以下に示す。(1)MOX燃料は、金属燃料、窒化物燃料と比べ使用実績が豊富であり、技術開発も先行しているが、金属燃料、窒化物燃料の方が増殖比・倍増時間の点でより良い特性を示している。(2)金属燃料は、燃料と被覆管との共存性が劣るため、最高使用温度が制限され(炉心出口温度:510
530相当)、高温化には改良被覆管等の開発が必要である。(3)窒化物燃料は、事故時の窒素乖離や15N濃縮の経済性に係わる課題がある。(4)金属燃料は高燃焼度実績が乏しく、窒化物燃料ではさらに実験的知見が不足しているので、実用化のためには高燃焼度挙動に関する知見取得と実績の蓄積が必要である。(5)冷却材として、ナトリウム、重金属、ガスの間に、特に優越は見られない。
池上 哲雄; 林 秀行; 佐々木 誠; 水野 朋保; 黒澤 典史; 坂下 嘉章; 永沼 正行
JNC TN9400 2000-070, 146 Pages, 2000/03
中長期事業計画を受けて、平成11年度から本格的に開始されたFBR実用化戦略調査研究フェーズIでは、2年間に亘り多様な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、鉛冷却炉の炉心・燃料設計についての平成11年度検討成果を、フェーズIの中間報告として報告するものである。炉心燃料についての仕様や特性に関する情報が比較的充実していることから、先ずロシアのBREST-300を検討対象に選び、サイクル機構の設計手法にて独自に解析評価を行った。さらに、鉛冷却炉心とナトリウム冷却炉心を同じ土俵で比較すべく、両者の熱流力条件を合わせた条件下での核特性の比較検討を試みた。また、本概念成立性上の課題や実用化戦略調査研究の目標に関連する特性も評価した。主な成果を以下に示す。(1)BREST-300の高増殖性(内部転換比1)は、鉛の中性子反射効果も大きいが、窒化物燃料に負うところが大きい。(2)被覆管外面腐食やFCMIにより、燃焼度15万MWd/t達成には困難が伴う。(3)燃料被覆管最高温度は同一温度条件下のナトリウム冷却炉よりも40程度高くなる。(4)鉛冷却の場合、被覆管温度上昇量を同一とする流量条件下で、圧損をナトリウム冷却炉心と同一とするためには燃料ピンピッチを増加する必要があり、増殖性はナトリウム冷却炉心に優越することははない。これら一連の検討により、これまで設計経験のなかった鉛冷却炉の炉心燃料特性をほぼ把握できたと考える。
池上 哲雄; 林 秀行; 佐々木 誠; 水野 朋保; 川島 克之*; 黒澤 典史; 坂下 嘉章
JNC TN9400 2000-068, 337 Pages, 2000/03
JNC-TN9400-2000-068.pdf:12.64MB
中長期事業計画を受けて、平成11年度から本格的に開始されたFBR実用化戦略調査研究フェーズIでは、2年間に亘り多様な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、ナトリウム冷却炉の炉心・燃料設計についての平成ll年度検討成果を、フェーズIの中間報告として報告するものである。本FBR実用化戦略調査研究フェーズIでは、調査研究を推進するに当たり、5つの観点((1)安全性、(2)経済性、(3)資源有効利用、(4)環境負荷低減、(5)核不拡散)から開発目標を設定している。これら5つの観点を視野に置き、ナトリウム冷却炉を対象に、各種冷却材、燃料形態及び炉心サイズの組み合わせについて幅広く調査・解析・検討を加え、それらの炉心・燃料特性を把握した。さらに、今後の研究・開発課題を明らかにし、実用化炉心燃料侯補を選定するためのデータ・ベースを構築した。主な成果を以下に示す。(1)酸化物燃料大型炉心において、運転サイクルの長期化には限界がある。倍増時間短縮を狙った酸化物燃料炉心に関し、倍増時間30年以下が可能である。(2)MA添加率5wt%HMにおけるMA変換率は酸化物燃料炉心で11%/サイクル程度である。酸化物燃料、金属、窒化物燃料形態間の差は小さい。(3)低除染燃料の適用性については、設計要求であるFP混入率:約2vol%に対し、設計対応が可能な見通しである。(4)下部軸ブランケット部分削除方式及び径方向非均質炉心の採用等により、炉心特性への影響が小さい再臨界回避の概念が可能である。(5)金属燃料と窒化物燃料は、ほぼ同様の炉心核特性であり、実用化の目標に合致する燃料形態である。
笠井 重夫; 小川 伸太*; 早船 浩樹; 黒澤 典史; 赤津 実; 戸澤 克弘; 庄野 彰; 一宮 正和
動燃技報, (105), p.27 - 40, 1998/03
経済性および安全性を十分に確保して、環境への負荷の低減および核不拡散性の強化が図れる先進的核燃料リサイクル体系を構成するのに相応しい先進的高速炉炉心(リサイクル炉心)概念を構築した。リサイクル炉心概念は、放射性固体廃棄物を削減するために従来の燃料集合体の外套であるラッパ管を削減するとともに中性子遮蔽体を分離・再利用することとし、炉心冷却性能を確保するために制御棒を内包する大型開放燃料集合体で構成した炉心構造概念(開放型炉心と称す)とした。また、燃料には窒化物燃料を用い、その高熱伝導でナトリウムとの共存性が良好である特長を利用し受動的安全性を高めた炉心概念とした。
庄野 彰; 黒澤 典史; 早船 浩樹; 戸澤 克弘; 赤津 実; 一宮 正和
日ロ高速炉専門会議, ,
本件は、アクチニドリサイクル研究開発の一環として実施したリサイクル炉の設計研究成果をまとめたものであり、明年1月に開催される「日ロ高速炉専門家会議」で報告を行う。リサイクル炉心の設計では、低DF燃料等様々なし仕様のリサイクル燃料の受容性を高めるためにラッパ管を削除した大型燃料集合体に窒素物燃料を装荷し、さらに燃料領域にジルコニウムハイドライド(ZrH)を適量装荷して反応度係数を調整することによってATWS時の受動安全性を確保する革新的な概念を採用した。また、制御棒及びその案内管を燃料集合体に内包する構造を採用している。炉心核熱設計、機械設計、炉内構造物配置設計、燃取系概念検討等により、運転期間2年以上・炉心平均燃焼度20万MWD/t・炉出口温度550を達成する炉心概念の成立性と将来課題を見出した。
高橋 健司; 山口 智彦; 鬼沢 卓広; 黒澤 典史; 椎名 章; 田川 明広; 井場木 昭治
no journal, ,
高速増殖原型炉「もんじゅ」の運転再開に際し蒸発器,過熱器,全3ループ分の伝熱管の健全性を確認するために、渦流探傷試験,目視試験,漏えい試験を実施した。蒸気発生器伝熱管は有害な腐食減肉,貫通孔がなく、良好な状態であることを確認した。
椎名 章; 山口 智彦; 鬼沢 卓広; 黒澤 典史; 高橋 健司; 井場木 昭治
no journal, ,
高速増殖原型炉「もんじゅ」は運転再開に向け、改造工事及び工事後の確認試験を終了し、プラント確認試験中である(2008/6/20現在)。その後、炉心確認試験を計画している。プラント確認試験期間に蒸気発生器伝熱管の健全性確認試験(目視試験,渦流探傷試験,漏えい試験)を行い、各試験結果を総合的に評価し、伝熱管が健全であることを確認した。
