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報告書

ナトリウム冷却炉の燃料取扱設備の検討; 平成16年度の研究成果のまとめ(共同研究)

近澤 佳隆; 臼井 伸一; 此村 守; 池田 博嗣

JAEA-Research 2006-032, 202 Pages, 2006/04

JAEA-Research-2006-032.pdf:38.12MB

高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研究の一環としてナトリウム冷却炉の燃料取扱設備の検討を実施している。平成16年度はナトリウム冷却大型炉を対象にEVST方式による燃料取扱設備を具体化して課題の整理を行った。水プール直接貯蔵方式は平成15年度の評価では、炉外のナトリウムポット取扱設備の物量が大きいことが指摘されたため、原子炉容器からの裸燃料取出により物量削減の可能性があることを示した。ただし、課題としては短時間の燃料洗浄時間の実証及び高発熱燃料(22kW/体)のガス冷却の安全性の確保が挙げられる。金属燃料の貯蔵においては、ガス中貯蔵,ヘリウムガス缶詰水プール貯蔵,EVST貯蔵の比較を行った。経済性,安全性の観点からEVST貯蔵が妥当であるとの結論に達した。また、ナトリウム冷却大型炉では低除染燃料,ODS鋼の被覆管等が採用されているため、原型炉及び実証炉とは燃料取扱条件が異なる。今回の検討において再処理・燃料製造側との取合条件も含めて酸化物燃料及び金属燃料の燃料取扱条件を整理した。

報告書

Na冷却炉設計研究; 平成16年度成果概要(共同研究)

菱田 正彦; 村上 勤*; 木曽原 直之; 藤井 正; 内田 昌人*; 早船 浩樹; 近澤 佳隆; 臼井 伸一; 池田 博嗣; 宇野 修; et al.

JAEA-Research 2006-006, 125 Pages, 2006/03

JAEA-Research-2006-006.pdf:11.55MB

実用化戦略調査研究フェーズIにおいて、経済性目標を初めとする設計要求を満足する可能性のある有望なNa冷却炉概念として、アドバンスト・ループ型炉が抽出された。フェーズIIでは、合理化検討とプラント概念の構築を行ってきている。本報告書は、フェーズIIの4年目である平成16年度に実施したNa冷却炉設計研究の成果をまとめたものである。本研究では、平成15年度の中間評価結果でレファレンス概念に選定された改良内部ダクト型燃料集合体及び直管型密着2重管蒸気発生器(SG)を反映して、炉心設計及び大型炉プラント概念設計を行った。本SGについては、安全ロジックを含めた検討を実施し、構造概念を構築した。また、保守・補修方針に適合したプラント概念設計を行った。さらに、要素技術開発成果の反映による成立性評価の高度化,各種バックアップ概念の構築を行ったほか、BOP及びNSSSについて、原子力級部材の適用除外,自主基準化,規制緩和などによる設計合理化,システム化規格の検討状況を踏まえ、さらなる合理化方策も検討した。今後は、フェーズIIのまとめとしてプラント概念の仕上げを行うとともに設計方針類の整備を行う。また、要素研究成果を反映し、残された技術課題の検討を行う。

論文

Conceptual design study of helium cooled fast reactor in the "feasibility study" in Japan

岡野 靖; 永沼 正行; 池田 博嗣; 水野 朋保; 此村 守

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

ガス冷却高速炉の炉心概念として有望な3形態:被覆粒子型横方向流冷却概念,被覆粒子ブロック型概念、及び、ピン型概念について、炉心設計および過渡解析を実施し、その炉心特性及び安全特性を比較した。被覆粒子型概念は炉心特性と安全特性を両立し得る概念であり、ピン型概念は安全性確保に技術課題を有するものの非常に優れた炉心特性を示す。

報告書

ガス炉のプラント概念に関する研究(研究報告)

森部 剛志; 池田 博嗣; 此村 守

JNC-TY9400 2005-006, 30 Pages, 2005/06

JNC-TY9400-2005-006.pdf:1.4MB

FBRサイクルの実用化戦略調査研究では、多様な冷却材(ナトリウム、重金属、ガス、水等)、燃料形態(MOX、金属、窒化物等)及び出力規模等からなる技術選択肢を摘出・整理し、軽水炉に比肩する経済性を有する実用化時代の高速増殖炉プラント概念を検討している。被覆粒子燃料ヘリウムガス冷却炉は、平成15年度最終時点の建設単価が基準値を7%程度上回る結果となっており、建設単価低減策を検討する必要があった。そこで、平成16年度プラント検討では、これまで検討してきた電気出力1124MWeヘリウムガス炉プラントに対し、電気出力をナトリウム冷却大型炉と同様の1500MWeまで増大できると仮定して、経済性効果の程度を推定することを目的に予備的な検討(コスト出力依存性の概略評価)を行った。検討の結果、電気出力を1500MWeまで増大させたプラントは、1124MWeプラントに対する建設単価比で0.93となり、炉心燃料設計、安全設計、プラント成立性等の技術的課題は評価していないという条件付きではあるが、1500MWeに出力を増大させることにより建設単価が7%程度低減される可能性を示す結果を得た。

口頭

直管2重管型蒸気発生器の設計研究,1; SG設計の基本方針と構造概念

木曽原 直之; 池田 博嗣; 佐藤 充*; 飯塚 透*

no journal, , 

FBRの実用化に対しては、安全性と経済性に優れたプラント概念の構築が社会的に要求されている。実用化FBRの蒸気発生器では、プラントの安全性を向上させることは勿論のこと、一般公衆が安心できるようにNa・水反応の発生を抑制し、社会的受容性を高めた設計が必要である。この観点に基づいて、2次系設置型の直管2重管型蒸気発生器(直管2重管SG)を選定し、Na水反応防止や構造・熱流動の成立性を考慮して具体的な構造を検討した。

口頭

直管2重管型蒸気発生器の設計研究,3; 熱流動解析評価

森部 剛志; 堺 公明; 池田 博嗣*; 山田 由美*; 黒目 和也*

no journal, , 

実用化戦略調査研究で検討しているNa冷却高速炉では、社会的受容性を向上させるために2次系に直管2重管SGを採用している。本研究では、成立性評価として、管束部で径方向に大きな温度差が生じると伝熱管相互の熱膨張差により座屈に至る可能性があるため、管束部の多次元熱流動解析を実施し、伝熱管座屈評価を行った。また、水側流動安定性評価を行い、水側の密度波型不安定を回避するための安定化方策を検討した。検討の結果、成立性の見通しを得た。

口頭

ナトリウム冷却実用炉の燃料取扱設備の概念設計,1; 全体システムの検討

臼井 伸一; 近澤 佳隆; 此村 守; 戸澤 克弘*; 堀 徹*; 戸田 幹雄*; 池田 博嗣

no journal, , 

ナトリウム冷却実用炉に適合する燃料取扱システムの検討を行い、取扱設備の概念設計を行った。炉内燃料取扱設備については原子炉容器の小型化に適合する概念とするとともにその他設備についても簡素化した概念を取り入れ設備全体の合理化を図った。

口頭

ナトリウム冷却実用炉の燃料取扱設備の概念設計,2; 炉内燃料取扱設備の検討

近澤 佳隆; 此村 守; 臼井 伸一; 戸澤 克弘*; 堀 徹*; 戸田 幹雄*; 池田 博嗣*

no journal, , 

ナトリウム冷却実用炉に適合した炉内燃料取扱設備構成を検討した。燃料交換機は原子炉容器径縮小のため切込付炉心上部機構に適合した可変アーム式スリム型マニプレータ燃料交換機、炉内中継方式は燃料交換時間短縮のため2集合体ポット固定ラック式を採用した。燃料交換時間評価では2集合体ポット採用により燃料交換時間の大幅短縮の可能性があることを示した。機器速度は燃料交換時間短縮化のため高速化を想定してるが、特に、ナトリウムで動作する燃料交換機グリッパ等については、今後、試験等により高速動作時の耐久性を確認する必要がある。

口頭

ナトリウム冷却実用炉の燃料取扱設備の概念設計,3; 炉外燃料貯蔵設備の検討

堀 徹*; 戸澤 克弘*; 戸田 幹雄*; 近澤 佳隆; 臼井 伸一; 池田 博嗣*

no journal, , 

ナトリウム冷却炉の燃料取扱設備のうち、物量の約40%を占める炉外燃料貯蔵設備について、構造工夫により、ナトリウム容器である炉外燃料貯蔵槽(以下、EVSTと称する)のコンパクト化を図るとともに、鋼製プラグの温度成立性を評価した。

口頭

ナトリウム冷却実用炉の燃料取扱設備の概念設計,4; 使用済燃料水浸漬システムの検討

戸澤 克弘*; 堀 徹*; 戸田 幹雄*; 近澤 佳隆; 臼井 伸一; 池田 博嗣*

no journal, , 

ナトリウム冷却実用炉の燃料取扱設備において、燃料表面のナトリウム除去のために廃棄物量を低減した簡素な乾式洗浄設備を検討し、ナトリウム-水反応時を防止するため水蒸気による不活性化と組合せた水浸漬システムを構築した。

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