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論文

Evaluation of JSFR key technologies

近澤 佳隆; 青砥 紀身; 早船 浩樹; 小竹 庄司; 大野 裕司; 伊藤 隆哉*; 戸田 幹雄*

Nuclear Technology, 179(3), p.360 - 373, 2012/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:32.85(Nuclear Science & Technology)

JSFRの革新技術10項目について採否判断を行った結果をまとめた。高燃焼度燃料,安全性向上,コンパクト原子炉構造,冷却系2ループ化,ポンプ組込IHI,高信頼性SG,自然循環崩壊熱除去系,簡素化燃料取扱設備,SCCV,免震建屋の10項目すべてについて採用可能であることを確認した。

論文

JSFR design study and R&D progress in the FaCT project

青砥 紀身; 宇都 成昭; 阪本 善彦; 伊藤 隆哉*; 戸田 幹雄*; 小竹 庄司*

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles (FR 2009) (CD-ROM), 11 Pages, 2012/00

JSFRの設計研究及び研究開発の進捗を報告する。2050年頃の導入を目指す実用炉は1,500MWeを対象とし、2025年頃の運開を計画している実証炉は500から750MWeを想定して設計研究を進めており、経済性,信頼性及び安全性向上のための革新技術についても研究開発を行っている。厳しい地震条件にも耐え得る原子炉容器のコンパクト化を追求するとともに、高クロム鋼製配管を用いた冷却系2ループ化を実現するため、配管エルボ内の流力特性や配管製作性についても検討している。Na-水反応への対策強化のため直管二重伝熱管SGを開発しており、熱流力設計や機器の試作を行っている。受動的炉停止機構SASSの成立性を実証するため、JSFRへの適用性を評価するための安全解析と「常陽」を用いた実証試験を行っている。また、経済性向上を目指した先進的燃料取扱いシステムの開発も進めている。革新技術のJSFRへの採否について議論しており、2010年度中に採否判断を終了する予定である。

論文

Conceptual design for a large-scale Japan sodium-cooled fast reactor, 1; Feasibility of key technologies

近澤 佳隆; 青砥 紀身; 早船 浩樹; 大野 裕司; 小竹 庄司; 戸田 幹雄*; 伊藤 隆哉*

Proceedings of 2011 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '11) (CD-ROM), p.426 - 435, 2011/05

FaCTフェーズIにおいてナトリウム冷却炉の革新技術採否判断を実施した。ホットベッセル,2ループ,ポンプ組込中間熱交換器,高信頼性SG,自然循環崩壊熱除去系,保守補修性改良について技術的成立性を確認した。FaCTフェーズIIでは採用された技術に基づき実証炉の概念設計に着手する。

論文

Design study and R&D progress on Japan sodium-cooled fast reactor

青砥 紀身; 宇都 成昭; 阪本 善彦; 伊藤 隆哉*; 戸田 幹雄*; 小竹 庄司*

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(4), p.463 - 471, 2011/04

JSFRの設計研究及び研究開発の進捗を報告する。2050年頃の導入を目指す実用炉は1,500MWeを対象とし、2025年頃の運開を計画している実証炉は500から750MWeを想定して設計研究を進めており、経済性,信頼性及び安全性向上のための革新技術についても研究開発を行っている。厳しい地震条件にも耐え得る原子炉容器のコンパクト化を追求するとともに、高クロム鋼製配管を用いた冷却系2ループ化を実現するため、配管エルボ内の流力特性や配管製作性についても検討している。Na-水反応への対策強化のため直管二重伝熱管SGを開発しており、熱流力設計や機器の試作を行っている。受動的炉停止機構SASSの成立性を実証するため、JSFRへの適用性を評価するための安全解析と「常陽」を用いた実証試験を行っている。また、経済性向上を目指した先進的燃料取扱いシステムの開発も進めている。革新技術のJSFRへの採否について議論しており、2010年度中に採否判断を終了する予定である。

論文

Development of advanced loop-type fast reactor in Japan; Progress of design study based on preliminary assessment results

阪本 善彦; 小竹 庄司; 青砥 紀身; 戸田 幹雄*

Proceedings of 18th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-18) (CD-ROM), 9 Pages, 2010/05

原子力機構では現在、FaCTプロジェクトを実施しており、その最初のマイルストーンが2010年に設定されている。本マイルストーンでは、JSFRへの革新技術の採否を決定することとしており、その判断に向けた予備評価が進められている。本論文では、予備評価の中で議論された主な設計の進展について記載するものである。原子炉構造設計については、原子炉容器の耐震性と耐熱性が検討され、原子炉容器の仕様を示した。また、耐震裕度の向上を可能とする設計オプションを検討することが提言された。熱流動課題については、ガス巻き込みと液中渦を抑制する設計対応が図られ、また、設計合理化,抑制効果の向上に向けたさらなる検討が進められている。1次系配管設計については、Type-IV損傷によるクリープ強度の低下を考慮した設計を実施した。

論文

Development of advanced loop-type fast reactor in Japan

小竹 庄司; 阪本 善彦; 三原 隆嗣; 久保 重信*; 宇都 成昭; 神島 吉郎*; 青砥 紀身; 戸田 幹雄*

Nuclear Technology, 170(1), p.133 - 147, 2010/04

 被引用回数:31 パーセンタイル:6.17(Nuclear Science & Technology)

原子力機構は、電力会社と協力して「高速増殖炉サイクル実用化研究開発(FaCT)」プロジェクトを実施している。FaCTプロジェクトでは、JSFRの概念設計検討とJSFRに取り入れる革新技術の開発を、両者の整合性に留意しつつ実施している。2015年頃までに開発を行うことが現時点での目標であり、その後、JSFR実証炉の許認可手続きに入っていくこととなる。本論文は、設計要求,JSFR設計の特徴及び経済性に関する評価結果について記述したものである。さらに、JSFRの主要な革新技術について開発状況を簡潔に紹介した。

論文

Conceptual design for Japan Sodium-cooled Fast Reactor, 1; Current status of system design for JSFR

宇都 成昭; 堺 公明; 三原 隆嗣; 戸田 幹雄*; 小竹 庄司; 青砥 紀身

Proceedings of 2009 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '09) (CD-ROM), p.9298_1 - 9298_11, 2009/05

FaCTで進めている我が国の先進ループ型高速炉(JSFR)の設計研究及び関連する革新技術開発の現状を報告する。JSFRでは経済性向上のためコンパクトな原子炉容器を設計しており、水試験による炉内流動適正化や新しい燃料交換機開発のための実規模試験体の設計・製作などを設計に反映した。建設コスト削減のため格納容器と原子炉建屋の一体化を目指しており、その技術的実現のための要素試験を行った。受動安全による安全性向上のため自己作動型炉停止機構(SASS)と自然循環による崩壊熱除去システムを取り入れており、「常陽」を用いたSASS構成要素の照射データ取得,3次元熱流動評価手法の開発成果を各々の設計に反映した。高速炉の特徴に適合する保守・補修及び検査の方針を策定し、革新的な検査技術の開発を進めている。その他、短縮化2重配管,ポンプ組込型中間熱交換器,直管2重管型蒸気発生器,再臨界回避概念,免震システムなどの重要な革新技術についても、解析的及び実験的研究とともに開発を進めている。本研究の成果は、2007年に開始した実証炉の概念検討の結果と合わせて、2010年の革新技術の採否判断の不可欠な材料となる。

論文

Development of advanced loop-type fast reactor in Japan, 1; Current status of JSFR development

小竹 庄司; 三原 隆嗣; 久保 重信; 青砥 紀身; 戸田 幹雄*

Proceedings of 2008 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '08) (CD-ROM), p.486 - 495, 2008/06

原子力機構は、電力会社と協力して、「高速増殖炉サイクル実用化研究開発(FaCT)」プロジェクトを実施している。FaCTプロジェクトでは、JSFRの概念設計検討とJSFRに取り入れる革新技術の開発を、両者の整合性に留意しつつ実施している。2015年頃までに開発を行うことが現時点での目標であり、その後、JSFR実証炉の許認可手続きに入っていくこととなる。本論文は、設計要求,JSFR設計の特徴及び経済性に関する評価結果について記述したものである。さらに、JSFRの主要な革新技術について開発状況を簡単に紹介した。

論文

Progress on the plant design concept of sodium-cooled fast reactor

菱田 正彦*; 久保 重信; 此村 守; 戸田 幹雄*

Journal of Nuclear Science and Technology, 44(3), p.303 - 308, 2007/03

 被引用回数:10 パーセンタイル:34.69(Nuclear Science & Technology)

実用化戦略調査研究では、開発目標を達成するようJSFRと名づけられたナトリウム冷却高速炉の革新的な概念が構築され、改良されてきている。この改良概念には、ナトリウム-水反応に対する安全性を向上させることのできる直管二重管型の蒸気発生器が採用されている。さらに、この蒸気発生器に適した崩壊熱除去系が選定され、保守・補修性の改良も行われている。この検討の結果、安全性及び経済性に関するプラント概念成立性が評価され、その見通しが得られている。

論文

FBR実用化に向けた取り組み

伊藤 隆哉*; 佐藤 裕之*; 碓井 志典*; 戸田 幹雄*

三菱重工技報, 43(4), p.45 - 49, 2006/12

三菱重工業は、国家プロジェクトであるFBR開発に初期段階から参画し、機電メーカの一員として取り組んできた。2050年前の商業ベースでのFBR導入を目指し、日本原子力研究開発機構を中心とした体制で1999年度から開始されたFBRサイクル実用化戦略調査研究においては、主体的役割を果たしている。今般、主として開発すべき炉(主概念)としてナトリウム冷却炉が国レベルで選定された。本ナトリウム冷却炉は当社提案に基づくもので、経済性向上のため、ループ数の削減,上部流出入配管システムによる配管短縮化,中間熱交換器へのポンプ組込みなどの革新技術を採用した斬新な概念である。今後、2025年頃までの実証炉の実現(運転開始)に向け、実用化開発が国レベルで加速推進されることになり、当社も提案者として果敢に挑戦していく。

論文

Development of a slim manipulator type fuel handling machine for a commercialized fast reactor

近澤 佳隆; 臼井 伸一; 此村 守; 定廣 大輔*; 戸澤 克弘*; 堀 徹*; 戸田 幹雄*; 小竹 庄司*

Proceedings of 14th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-14) (CD-ROM), 7 Pages, 2006/07

ナトリウム冷却大型炉の燃料交換機としてアームスイング式マニプレータ型燃料交換機の概念設計を実施した。耐震解析評価の結果から、軸受内部隙間に起因したガタが切込付UISと燃料交換機の干渉に及ぼす影響が大きく、軸受内部隙間をなくすことにより干渉回避を確実にすることができることが明らかになった。このため燃料交換機軸受として予圧負荷により軸受内部隙間をなくすことが可能なアンギュラ玉軸受を採用することとした。燃料交換機軸受はナトリウムベーパを含む200$$^{circ}$$Cアルゴンガス中において使用されるため、通常用いられる液体潤滑材を使用することができない。このため燃料交換機軸受に適用可能な固体潤滑仕様をパラメータとして1/10スケール軸受を用いた気中試験を実施し、内外輪MoS$$_{2}$$コーティングステンレス,セラミックボールの組合せを選定した。また、実機運転環境を模擬したナトリウムベーパを含むアルゴンガス中において実規模軸受の耐久試験を実施した。実機軸受面圧1580MPaに対して不確かさを考慮して1745MPaを負荷し、燃料交換5回相当の期間において軸受の運転に問題がないことを確認した。

論文

Progress on the plant design concept of sodium-cooled fast reactor

菱田 正彦; 村上 勤; 此村 守; 戸田 幹雄*

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

実用化戦略調査研究では、開発目標を達成するようJSFRと名づけられたNa冷却高速炉の革新的な概念が構築され、改善されてきている。この改善概念には、Na-水反応に対する安全性を向上させることのできる直管二重管型の蒸気発生器が採用されている。更に、この蒸気発生器に適した崩壊熱除去系が選定されるとともに、保守・補修性の改善も行われている。この検討の結果、安全性及び経済性に関するプラント概念成立性が評価され、見通しが得られている。

論文

Thermal-hydraulic design concerning reactor upper plenum and large diameter piping for the innovative sodium-cooled fast reactor

藤井 正; 此村 守; 上出 英樹; 山口 彰; 戸田 幹雄*

Proceedings of 13th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-13), 0 Pages, 2005/05

実用化戦略調査研究で検討中のナトリウム冷却炉では,建設コスト低減のためにコンパクトな冷却系を採用している。しかし,炉上部プレナムや1次冷却系配管でのナトリウム流速が従来設計よりも増大するため,炉上部プレナムの流動適正化と配管系の流動励起振動に対する健全性が熱流動上の課題となっていた。これらの課題に取り組むために,いくつかの水流動試験を実施し,その結果を実機設計に反映している。

論文

LMFBR Design and its Evolution, 4; An Innovative Concept of Sodium-Cooled Middle-Scale Modular Reactor Pursuing High Economic Competitiveness

菱田 正彦; 西口 洋平; 此村 守; 戸田 幹雄*

Proceedings of International Conference on Global Environment and Advanced Nuclear Power Plants (GENES4/ANP 2003) (Internet), 8 Pages, 2003/00

実用化戦略調査研究でのナトリウム冷却炉として設計標準化・量産効果を追求した中型した中型炉システム概念を構築してきている。大型炉での概要を踏まえ、75万kwe:4モジュールで主要仕様・構造等を見直し設定することで建設費目標をクリアできる見通しを得た。更に、安全性、制御性、蒸気発生器の流動安定性に関する中型炉特有の主要課題の成立性を評価し、成立見通しを得た。

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。

口頭

ナトリウムの化学的活性度抑制技術に関する研究,1; 研究計画

荒 邦章; 斉藤 淳一; 杉山 憲一郎*; 北川 宏*; 緒方 寛*; 戸田 幹雄*; 吉岡 直樹*

no journal, , 

ナトリウム冷却型高速炉システムの実用化に向けて、冷却材ナトリウムの優れた熱的・核的特性を維持しつつ、化学的活性度を制御することを狙って、ナノメートルサイズの超微粒子(ナノ粒子)を少量安定分散させたナトリウム(ナノ流体)の反応抑制の可能性について研究を進めている。研究は、かかる概念の成立性を示すために、ナトリウムに適するナノ粒子の製造技術開発,反応抑制効果の評価並びに炉システムへの適用性評価を行う。

口頭

ナトリウムの化学的活性度抑制に関する研究,3; ナノ流体のプラントへの予備的適用性評価

市川 健太*; 荒 邦章; 斉藤 淳一; 戸田 幹雄*; 吉岡 直樹*

no journal, , 

ナノ流体の特性をもとにプラントの設計,運転・制御,保守等の観点から考慮すべき項目を整理し、従来の知見をもとにプラントへの影響を評価した結果、ナノ流体は伝熱性能や流動性などプラント適用上大きな問題がないことが予測された。

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