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論文

Fuel performance under continuous high-temperature operation of the HTTR

植田 祥平; 相原 純; 坂場 成昭; 本田 真樹*; 降旗 昇*; 沢 和弘

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(11-12), p.1345 - 1354, 2014/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:41.39(Nuclear Science & Technology)

商用規模では初の国産高温ガス炉燃料であるHTTR燃料は、被覆燃料粒子の製造時破損ならびに原子炉運転中の追加破損を最小限に抑えるよう策定した燃料設計および安全基準をもとに世界最高レベルの製造品質を達成した。また、HTTR運転中における燃料性能を把握するため、燃料から放出された核分裂生成物ガスの測定およびガス放出挙動のモデル化による高精度な評価手法を開発した。950$$^{circ}$$C・50日間の高温連続運転を含むHTTRの運転時において、燃料からの核分裂生成物ガス放出率は1.2$$times$$10$$^{-8}$$を下回る結果が得られ、国産高温ガス炉燃料の優れた照射性能が実証された。これらの日本のHTTR燃料技術によってGEN-IV・VHTR等の実用型高温ガス炉用燃料を世界に先駆けて実用化できる見通しを得た。

論文

Development of high temperature gas-cooled reactor (HTGR) fuel in Japan

植田 祥平; 相原 純; 沢 和弘; 安田 淳*; 本田 真樹*; 降旗 昇*

Progress in Nuclear Energy, 53(7), p.788 - 793, 2011/09

 被引用回数:23 パーセンタイル:86.05(Nuclear Science & Technology)

日本における高温ガス炉(HTGR)燃料製造技術は、1960年代からのHTTR計画において原子力機構(JAEA)と原子燃料工業(NFI)が共同で開発を行ってきた。それをもとにして、NFIはHTTRの初装荷及び2次燃料(各0.9tU)を製造した。2010年3月までのHTTR初装荷燃料の高温長期連続運転によってその高い品質が確認された。この成果を踏まえて、高燃焼度用燃料を開発した。また、従来の燃料に用いられていた炭化珪素(SiC)層を炭化ジルコニウム(ZrC)層に置き換えた革新的な被覆燃料の開発のために、JAEAはZrC被覆条件を最適化するための試験を行い、被覆温度等の最適化の他、定比性などの特性を調べた。

論文

Development of high temperature gas-cooled reactor fuel for extended burnup

植田 祥平; 相原 純; 本田 真樹*; 降旗 昇*; 沢 和弘

Proceedings of 18th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-18) (CD-ROM), 2 Pages, 2010/05

超高温ガス炉(VHTR)燃料においては、HTTRの3.6%FIMAより遥かに大きな燃焼度(15$$sim$$20%FIMA)まで安全性を保つ必要がある。TRISO燃料の健全性を高燃焼度まで保つためには、機械的強度向上と内圧上昇緩和のために、SiC層とバッファ層を厚くする必要がある。原子力機構においては、過去に高燃焼度用燃料を開発し、9%FIMAまでの性能を確認した。今回の研究開発においては、新たに高燃焼度用燃料を製造した。真球度その他によって示されるように、この新しい燃料の品質は過去の燃料よりも高品質であった。

口頭

Conceptual design of small-sized high temperature gas-cooled reactor system for electricity generation and district heating

春日 章二*; 久保田 健一*; 岡本 太志*; 前川 勇*; 降旗 昇*; 斎藤 正直*; 城戸 裕治*; 大橋 弘史; 橘 幸男; 國富 一彦

no journal, , 

原子力新興国での利用に適する熱電供給高温ガス炉システムの概念設計として、国内メーカーと共同でシステムの基本仕様及び炉心仕様を決定するとともに、ヒートマスバランス計算を行い、系統仕様を決定した。また、炉心核熱流動設計を行い、HTTRと比較して、約1.4倍の出力密度、約1.5倍の燃焼度と2年間の長期連続運転を1/4の濃縮度数で 実現できる炉心を決定した。

口頭

開発途上国向け小型高温ガス炉の概念設計,1; 全体概要

橘 幸男; 大橋 弘史; 佐藤 博之; 鈴木 哲*; 大橋 一孝*; 森 雄一郎*; 降旗 昇*

no journal, , 

原子力機構は、開発途上国(新興国を含む)への2020年代以降の展開を目指し、蒸気タービンによる発電、工業プロセスへの高温蒸気、及び地域暖房への低温蒸気供給を目的とし、将来的には水素製造も視野に入れた熱出力50MWtの小型高温ガス炉(HTR50S)の概念設計を実施している。設計の基本思想は、HTTRをベースに、極力、研究開発要素を排除した設計としながらも、HTTRの試験・運転で得られた知見及びGTHTR300設計の成果を活用することで、商用化に向けた性能向上、コスト低減を図りながら高い先進性を持つ原子炉とすることである。これをもとに、基本仕様を定めるとともに、高出力密度化、燃料の濃縮度数の低減、高燃焼度化、原子炉圧力容器と熱交換器のサイド・バイ・サイド配置等の新たな技術実証の目標を定めた。さらに、蒸気タービン発電と地域熱供給のコジェネレーション等の系統構成を定め、安全設計方針の検討、炉心核熱設計、燃料設計、主要な機器・構造物の構造概念設計、配置概念の検討、安全評価等を実施している。本発表では、小型高温ガス炉の概念設計の全体概要について、基本仕様、系統構成、HTTRからの改良点等について報告する。

口頭

開発途上国向け小型高温ガス炉の概念設計,3; 燃料設計

植田 祥平; 相原 純; 水谷 義隆; 大橋 弘史; 坂場 成昭; 橘 幸男; 本田 真樹*; 田中 秀樹*; 降旗 昇*

no journal, , 

小型高温ガス炉では、経済性向上及び廃棄物量低減のために燃焼度100GWd/t規模の改良燃料を装荷する。一方、現在のHTTR燃料の燃焼度33GWd/tに対して3倍以上高い燃焼度を達成するには、被覆燃料粒子内部に蓄積するガスによる圧力上昇に伴う破損を防ぐ設計及び製造技術の研究開発、並びに照射試験を通じた健全性の実証が必要である。本報では、改良燃料の設計,製造試験、並びに照射健全性の実証を目的とした照射試験計画を報告する。

口頭

高温ガス炉開発に関するカザフスタンとの協力研究,2; 高温ガス炉燃料の照射性能に関する協力研究

植田 祥平; 水谷 義隆; 坂場 成昭; 降旗 昇*; 本田 真樹*; Asset, S.*; Gizatulin, S.*; Chakrov, P.*

no journal, , 

小型高温ガス炉の開発を国家計画として進めているカザフスタンとの間で、廃棄物量の大幅低減を目指し、燃焼度100GWd/t規模の高燃焼度対応燃料に関するR&Dを進めている。高温ガス炉燃料における燃焼度100GWd/t規模の照射データは、過去に独国や米国などにおいて実績はあるが、商用燃料設備で製造された高品質な燃料データではない。そこでHTTRの運転を通じて確認した、原燃工製被覆燃料粒子の照射データを、カザフスタン核物理研究所(INP)が所有するWWR-K炉を用いて取得する。照射試験は、2012年10月から2014年8月までの予定で、照射温度1050$$pm$$100$$^{circ}$$C、照射日数約400EFPDで目標燃焼度100GWd/tを目指している。2013年5月末現在、約26GWd/tに到達した時点において被覆燃料粒子の追加破損はなく、今後も引き続き燃焼度100GWd/tまでの照射を行い、燃料健全性を確認する。

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