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論文

Study on heterogeneous minor actinide loading fast reactor core concepts with improved safety

大釜 和也; 大木 繁夫; 北田 孝典*; 竹田 敏一*

Proceedings of 21st Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC 2018) (USB Flash Drive), p.942 - 947, 2018/09

A core concept of minor actinides (MAs) transmutation with improved safety was designed by applying sodium plenum and axially heterogeneous configuration. In this study, heterogeneous MA loading methods were developed for the core concept to explore the potential of further improvement of MA transmutation amount and "effective void reactivity" which was introduced by assuming the axial coolant sodium density change distribution for the unprotected loss of flow accident. By investigating characteristics of heterogeneous cores loading MA in different radial or axial positions, preferable MA loading positions were identified. The core loading MA in the radial position between inner and outer core region attained the largest MA transmutation amount and lowest maximum linear heat rate (MLHR) among heterogeneous cases. The lower region of the core was beneficial to improve the effective void reactivity and MLHR maintaining the nearly same MA transmutation amount as that of the homogeneous core. The radial blanket region was also useful to increased MA transmutation amount without deterioration of the effective void reactivity.

論文

Core concept of minor actinides transmutation fast reactor with improved safety

藤村 幸治*; 糸岡 聡*; 大木 繁夫; 竹田 敏一*

Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/04

A core concept of minor actinides (MAs)transmutation with improved safety was developed. Coresafety was improved by reducing sodium void reactivitywith sodium plenum and optimized configuration ofaxially heterogeneous core. "The effective void reactivity"by assuming the axial coolant sodium density changedistribution for ULOF (unprotected loss of flow) accidentwas introduced. MA content in the core fuel wasincreased up to 11 wt% for the condition that negativeeffective void reactivity was attained. Therefore, the largeMA transmutation amount which is almost two times tothe conventional Japanese fast reactor was obtained. Wealso conducted thermal hydraulics and fuel integrityevaluation of the core concept and it was confirmed thattheir results meet to the Japanese fast reactor designconditions. Finally we evaluated the transient behavior ofthe core concept and it was confirmed that this core hassluggish response during ULOF accident due to thenegative coolant reactivity effect of the upper sodiumplenum.

論文

Nanoscopic structural investigation of physically cross-linked nanogels formed from self-associating polymers

関根 由莉奈; 遠藤 仁*; 岩瀬 裕希*; 竹田 茂生*; 向井 貞篤*; 深澤 裕; Littrell, K. C.*; 佐々木 善浩*; 秋吉 一成*

Journal of Physical Chemistry B, 120(46), p.11996 - 12002, 2016/11

 被引用回数:6 パーセンタイル:61.76(Chemistry, Physical)

コントラスト変調中性子小角散乱法を用いてコレステロール置換プルラン(CHP)が形成するナノゲルの内部微細構造の評価を行った。溶媒の重水分率の異なるCHPナノゲル水溶液の散乱強度を分離してCHPナノゲルを構成するプルラン、コレステロール、プルランーコレステロールのcross-termの部分散乱関数を求めて解析を行った。結果、プルラン鎖が形成するナノゲル骨格は半径8.1nmの大きさであった。また、CHPナノゲル内において、約3個のコレステロール分子から成る架橋点が19個形成され、フラクタル次元2.6で分布していることを明らかにした。また、架橋点と高分子鎖のcross-termを解析したところ、部分鎖の大きさは半径約1.7nmであった。以上の結果より、ナノゲルの内部微細構造を明らかにした。

論文

Development of a fast reactor for minor actinides transmutation, 2; Study on the MA transmutation core concepts

藤村 幸治*; 大木 繁夫; 竹田 敏一*

Proceedings of 21st International Conference & Exhibition; Nuclear Fuel Cycle for a Low-Carbon Future (GLOBAL 2015) (USB Flash Drive), p.592 - 598, 2015/09

The objective of this study is the efficient and safety transmutation of long-lived minor actinides using sodium cooled fast reactors. MA transmutation fast reactor core concepts which harmonize efficient MA transmutation with core safety were developed. We reduce sodium void reactivity which is increased due to the higher MA content by optimizing key core parameters of axially heterogeneous core with sodium plenum. We also introduced indices of "the effective void reactivity" by assuming the axial coolant sodium density change distribution for ULOF (unprotected loss of flow) accident. These indices were introduced based on observation of sluggish transient behavior for the fast reactor core with the upper sodium plenum. The homogeneous MA loaded core was designed whose effective void reactivity is negative while achieving the amount of MA transmutation more than the two times to that achieved in previous studies.

論文

The Prospective role of JAEA Nuclear Fuel Cycle Engineering Laboratories

小島 久雄; 土尻 滋; 田中 和彦; 武田 誠一郎; 野村 茂雄

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems (Global 2007) (CD-ROM), p.273 - 282, 2007/09

核燃料サイクル開発機構東海事業所から業務を引き継いで設立された核燃料サイクル工学研究所は、1959年にウラン精錬技術からの研究をもって事業を開始し、ウラン濃縮技術,軽水炉再処理,MOX燃料製造にかかわる技術開発を達成したほか、高レベル放射性廃棄物処分,高速増殖炉燃料再処理技術の研究開発を実施しており、その間適切な環境放出放射能の管理,核物質の管理を実施してきた。今後も、FBRからLWRへの過渡期の再処理技術開発,MOX燃料製造技術改良,先進的FBR燃料再処理技術開発,高レベル放射性廃棄物処分技術開発の各分野にかかわる研究開発により、核燃料サイクルの実現に貢献していく。

口頭

「もんじゅ」データを活用したマイナーアクチニド核変換の研究,2; MA核変換炉心概念

藤村 幸治*; 大木 繁夫; 竹田 敏一*

no journal, , 

核変換量と安全性に係わる反応度係数の調和を考慮したMA核変換炉心概念を開発している。本報告では、従来炉心以上のMA核変換性能と大幅なボイド反応度低減の両立を目指す設計目標を設定し、ナトリウムプレナム、階段型炉心といった特徴を備えた低ボイド反応度炉心の核特性を把握し、基準となる炉心仕様を設定した。

口頭

「もんじゅ」データを活用したマイナーアクチニド核変換の研究,5; MA均質炉での核変換プロセスに着目した核種ごとのMA核変換量

竹田 敏一*; 藤村 幸治*; 大木 繁夫

no journal, , 

MA装荷高速炉のMA核変換量をMA核種ごとに変換プロセスを考慮して計算するシステムを開発した。今回はこの開発した計算システムを用いてMA均質装荷炉心におけるMA核変換量の計算結果を示す。

口頭

「もんじゅ」データを活用したマイナーアクチニド核変換の研究,6; MA均質装荷炉心の概念設計

藤村 幸治*; 小川 隆*; 大木 繁夫; 竹田 敏一*

no journal, , 

核変換量と安全性に係わる反応度係数の調和を考慮したMA核変換炉心概念を開発している。本報告では、Na冷却高速炉を対象にMA均質装荷炉心の核設計を行い、11wt%のMAを含有する燃料を装荷し、ULOF時の炉心高さ方向の冷却材密度変化の分布を想定した実効的ボイド反応度を負とする炉心・燃料仕様を設定した。核設計の結果を基に、熱設計・燃料健全性評価を実施し、設計成立の見通しを得た。

口頭

「もんじゅ」データを活用しマイナーアクチニド核変換の研究,7; MA非均質装荷法の検討

大釜 和也; 大木 繁夫; 北田 孝典*; 竹田 敏一*

no journal, , 

核変換量と安全性に係わる反応度係数の調和を考慮したMA核変換炉心概念を開発している。本研究では、炉心上部にナトリウムプレナムを設置するボイド反応度低減方策を用いたMA核変換炉心概念をもとに、径方向および軸方向に非均質にMAを装荷した場合の炉心特性およびMA核変換量のMA装荷位置依存性を評価し、実効ボイド反応度およびMA核変換量等において有利な装荷方法について検討した。また、MA核変換量向上のため、Zr-H減速材付MAターゲットの適用性について検討した。

口頭

中性子小角散乱法による物理架橋ナノゲルの微細構造解析

関根 由莉奈; 遠藤 仁*; 岩瀬 裕希*; 竹田 茂生*; 向井 貞篤*; 深澤 裕; 佐々木 善浩*; 秋吉 一成*

no journal, , 

多糖であるプルランに疎水基を導入した疎水化多糖は、自己組織的に水中で約20nmの物理架橋ナノゲルを形成する。このナノゲルは疎水性の低分子薬剤やタンパク質等をネットワーク中に内包する性質を持つことから体内に薬物や物質を効率良く輸送するキャリアとして広く応用されてきた。今まで、ピレンを用いた蛍光消光法等によりナノゲル内に疎水性基同士の相互作用が観察されているが、詳細な内部構造はほとんど明らかとなっていない。ナノゲル内部の微細構造はその機能に大きく関与すると考えられることから、物理的, 化学的機能を制御した新規なナノゲル材料開発のために詳細な構造を明らかとすることは重要である。本発表では、コントラスト変調中性子小角散乱法を用いてコレステロール置換プルランナノゲル(CHPナノゲル)内部の微細構造を評価した結果について述べる。

口頭

「もんじゅ」データを活用したマイナーアクチニド核変換の研究,11; UO$$_{2}$$母材MAターゲット燃料を分散装荷する非均質装荷炉心

藤村 幸治*; 大木 繁夫; 竹田 敏一*

no journal, , 

核変換量と安全性に係わる反応度係数の調和を考慮したMA核変換炉心概念を開発している。前報では、MAを炉心燃料の軸方向下部に装荷する炉心概念、およびMOX母材のMAターゲット燃料を内側炉心と外側炉心領域の境界にリング状に装荷する炉心概念を報告した。引き続き本報では、UO$$_2$$母材のMAターゲット燃料を炉心領域に分散装荷する非均質装荷炉心の核的な検討結果を報告する。高含有率のMA燃料を局在化できる非均質装荷法の利点を確保しつつ、減速材の利用やターゲット燃料の炉内滞在期間の最適化により、他の非均質装荷炉心と同等のMA核変換量を達成できる見通しを得た。

口頭

「もんじゅ」データを活用したマイナーアクチニド核変換の研究,12; MA核変換代表炉心

藤村 幸治*; 白倉 翔太*; 大木 繁夫; 竹田 敏一*

no journal, , 

核変換量と安全性に係わる反応度係数の調和を考慮したMA核変換炉心概念を開発している。本報告では、本研究でMA核変換炉心の代表炉心として選定した、ナトリウムプレナム付き軸方向非均質炉心構成を有するMA均質装荷炉心の概要を述べる。また、ナトリウムプレナム領域で発生するナトリウムの沸騰に伴う反応度フィードバックを考慮できるプラント動特性解析プログラムを用いたULOF解析結果から、本MA均質装荷炉心概念の利点を示す。

口頭

「もんじゅ」データを活用したマイナーアクチニド核変換の研究,13; 中性子スペクトル再構築を考慮したMA核変換量の評価

北田 孝典*; 竹田 敏*; 竹田 敏一*; 藤村 幸治*; 大木 繁夫

no journal, , 

MA核変換量の詳細評価のため、核変換用集合体内の詳細中性子スペクトルを炉心計算結果と集合体計算結果より再構築する手法を考案した。考案した手法を用いて燃料ピン毎の詳細なMA核変換量を評価した結果、集合体でのMA核変換量についてpin-by-pinで評価することによる影響が小さいことが分かった。

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