Effects of ship motions on natural circulation of deep sea research reactor DRX

石田 紀久; 頼経 勉

Nuclear Engineering and Design, 215(1-2), p.51 - 67, 2002/06

https://doi.org/10.1016/S0029-5493(02)00041-9

原研で設計研究を進めている深海調査船(出力750kWt)DRXについて、船体傾斜及び船体運動による熱水力挙動への影響をRETRAN-02/GRAVコードを用いて調べた。深海航行時は傾斜する可能性があり、60度定傾斜した時の挙動を解析した。一次系の流れは自然循環流であるため傾斜時、流動が80%に低下する。炉出力は一旦減少するが、蒸気負荷を一定に保つと、炉心の自己制御性により制御棒操作を必要とせずに約50秒後に傾斜前のレベルに回復する。一方、船体運動の大きさは海面航行時よりはるかに小さいが、挙動を調べるために、0.2gのヒービング、及び60度のローリングを与えた。流量変動及び炉出力変動は周期に依存しており、約5秒~10秒の周期で変動の振巾が大きくなった。これは流れと外力が共振したためと考えられる。これに対して、一次系をガス加圧すると流量及び炉出力の変動が小さく抑えられることが明らかになった。

Activities of design studies on innovative small and medium LWRs in JAERI

岩村 公道; 落合 政昭

Proceedings of 1st Asian Specialist Meeting of Future Small-Sized LWR Development, p.7_1 - 7_9, 2001/00

原研では、持続可能性,エネルギー利用の多様化等の革新的原子炉の目的を達成するため、2種類の中小型軽水炉の研究開発を実施中である。一つは、受動安全性を具備した低減速スペクトル炉で、炉心は中性子の減速を抑えるためMOX燃料稠密炉心から構成され、電気出力は330MW,運転サイクル26ヶ月,転換比1.01,負のボイド反応度係数,60GWd/tの燃焼度を達成した。もうひとつは地域熱供給や海水脱塩等を目指した分散型小型炉で、改良舶用炉MRXをバージに搭載して熱と電気の供給を行う設計と、需要地の地下に立地して熱供給を行う小型炉の設計を実施した。

Evaluation of buildup of activated corrosion products for highly compact marine reactor DRX without primary coolant water purification system

小田野 直光; 石田 紀久

Journal of Nuclear Science and Technology, 37(Suppl.1), p.584 - 588, 2000/03

https://doi.org/10.1080/00223131.2000.10874955

日本原子力研究所では、深海科学調査船の動力源として使用する超小型舶用炉DRXの設計研究を進めている。DRXは小型軽量化・系統の簡素化のために、浄化系を設けずに、無浄化で原子炉を約1ヶ月間連続運転する設計である。無浄化運転の成立性を定量的に評価するために、原子運転後に蓄積する放射性腐食生成物量を評価する計算コードCTAM-IIを開発した。CTAM-IIは、原子炉の一次系を燃料被覆管、冷却材、制御棒駆動装置、蒸気発生器伝熱管、配管、炉内構造物、浄化系等のノードに分割し、各ノードにおける放射能、質量バランスに関する連立常微分方程式を解くことで、放射性腐食生成物の蓄積量を評価する。原子力船「むつ」の一次冷却材中放射性核種濃度をCTAM-IIにより計算し、測定値との比較をしたところ、比較的よく一致した。さらに、CTAM-IIによりDRXに対する計算を行い、CTAM-IIの結果を線源項として遮蔽安全性の評価を行った。

原子力船の実現に向けて

井上 彰一郎

船の科学, 51(1), p.68 - 74, 1998/01

原子力船「むつ」の実験航海の成果により、原子力を動力とする船舶の実現性が実証され、船の推進エネルギーとしての原子力の優位性が多々証明された。実験航海終了後の「むつ」の原子炉は、原子炉室一括撤去方式により移送し、保管建屋に安全に保管展示して、一般の見学に供している。改良舶用炉の研究開発は、「むつ」の成果を活用しつつ小型で軽量かつ経済性にも優れた舶用炉の開発を目指し、大型船舶用原子炉(MRX)と深海船用原子炉(DRX)の工学設計研究を新しい安全の概念を採用した一体型炉として、要素技術の実験研究等を行いつつ実施してきた。原子力船を実現するということは、単に海上における動力エネルギーの安定確保のみならず、大量高速輸送への対応や大気汚染防止等地球環境保全の上でも非常に意義があり、深海調査、極地調査等の可能性の拡大にもつながる。

改良舶用炉MRXの工学設計

原子力船研究開発室

JAERI-Tech 97-045, 601 Pages, 1997/10

JAERI-Tech-97-045.pdf:17.47MB

原子力船「むつ」の研究開発により得られた知見を十分活用しつつ、経済性及び信頼性に優れた改良舶用炉MRXの研究開発を進めた。MRXは砕氷船及び一般商船への搭載を想定した熱出力100MWの改良舶用炉であり、試設計、概念設計の後、平成5年度から4年間工学設計を実施した。本報告書はその成果をとりまとめたものである。設計されたMRXの特徴は次の通りである。(1)1次系機器を原子炉容器に内装する一体型PWRの採用により小型化と大口径配管破断事故及び制御棒飛び出し事故の排除、(2)水張式格納容器の採用による冷却材喪失事故時の受動的炉心冠水維持と格納容器外補助遮蔽の排除、(3)自然循環式受動的安全系による異常時の崩壊熱除去、(4)系統の簡素化、受動的工学安全系、高度自動化等の採用による運転性の向上、等を達成している。

Experiments of two-phase flow dynamics of marine reactor behavior under heaving motion

石田 紀久; 入尾 敏明*; 手島 登*

Journal of Nuclear Science and Technology, 34(8), p.771 - 782, 1997/08

https://doi.org/10.3327/jnst.34.771

本論文は、舶用炉の再循環型蒸気発生器を模擬した小規模の実験装置に加速度変動を付加した実験に関するものである。実験は、二相流を含む流動特性に及ぼすヒービング(船体運動の一つ:垂直方向加速度変化)の影響を把握するために行った。実験により、ヒービングに対する循環流量、ボイド率及びダウンカマーの応答を調べた。ヒービングによるこれらの変動の大きさは、加速度変動に比例している。循環流量の応答関数は一次遅れより高次遅れ関数である。蒸気発生器二次側流路の流動抵抗、蒸発器二次側の流路面積を実験パラメータとし、ヒービングに対する応答への影響を調べた。これから、特に蒸発器下流の流動抵抗はヒービング時変動の振幅が拡大されることが示された。

原子力船「むつ」の解役の主要作業が完了

松尾 龍介

港湾, 72(812), 42 Pages, 1995/08

原子力船「むつ」の原子炉室の一括撤去、移送作業が6月22日に無事完了した。「むつ」は原子力船として、貴重なデータを蓄積し、国産技術による原子力船の諸性能を実証し、今後の新型舶用炉の研究開発等に活用されている。「むつ」の船体は海洋科学技術センターに渡され、大型海洋観測研究船として地球規模の海洋研究に活躍する予定である。原子炉を収納した保管建屋は7年度末完工予定また8年度中にはむつ科学技術館(仮称)として開館し一般公開される。6月30日には「むつの任務完了と再出発を祝う会」が催され、これまでの「むつ」の活躍に感謝するとともに今後の活躍に対する期待が寄せられた。

舶用動力への原子力の利用

佐藤 和男*

日本造船学会誌, 0(782), p.6 - 10, 1994/08

http://ci.nii.ac.jp/naid/110003867692

舶用原子力に特に関心を持っていない読者(主に、造船・海運関係者)を対象に、舶用動力としてみた原子力の持つ可能性について解説したものである。原子力は在来舶用機関に比べて、大出力で連続長時間航行が可能、水中での使用に有利、CO・SOx・NOxを排出しない等の特長を持つ。海運や海洋開発の高度化のニーズの中で、これらの特長を有する原子力の利用範囲は広がると予想される。代表的な使用対象として、コンテナ船、超高速コンテナ船、極地観測船、深海調査船を、その他の舶用炉の利用方法として、プラントバージ、水中動力ステーションを例示した。このようなニーズに応えるため原研で概念設計を進めている新型舶用炉MRX及びDRXを紹介した。また、原子力船及び舶用炉が実用化されるために、今後どのような課題があるかについても言及した。

Fundamental study on thermo-hydraulic phenomena concerning passive safety of advanced marine reactor

黒沢 昭*; 秋野 詔夫; 大辻 友雄*; 木津 真一*; 小林 克雄*; 岩堀 宏治*; 武田 哲明; 伊藤 泰義*

Journal of Nuclear Science and Technology, 30(2), p.131 - 142, 1993/02

https://doi.org/10.3327/jnst.30.131

本論文は、新型舶用炉の炉心圧力容器と格納容器との間に満たされた遮蔽水の熱流動挙動の解明を目的とするものである。格納容器を模擬するアクリル製の矩形容器内にヒータとクーラを設け、液晶懸濁法により熱流動現象を可視化観察すると共に、数値シミュレーションによる予測を行った。実験の結果、自然対流と自然循環流が共存するような熱流動現象は、初期温度・加熱冷却過程及びヒータとクーラとの間に設けたバッフル板の有無等の影響を敏感に受けることが明らかとなった。また数値シミュレーションによって実験結果を再現するためには、境界条件や加熱冷却過程の方法等の工夫が必要であることを示した。さらにこの種の共存対流における基本的な挙動を明らかにすると共に、数値シミュレーションによる予測の可能性と使用方法の重要性を指摘した。

舶用炉改良研究の現状

辻 栄一*

日本造船学会誌, 0(734), p.511 - 521, 1990/08

http://ci.nii.ac.jp/naid/110003865358

原子力船「むつ」は本年秋からいよいよ1年間にわたる実験航海に入る。日本原子力研究所ではこの「むつ」による舶用炉の研究開発と並行して、将来の魅力的な舶用炉の実現を目指して舶用炉の改良研究を進めている。原子炉は、長期間燃料補給なしに運転出来る。燃焼に酸素が不要という。化石燃料では得られない特長をもっている。現在、近未来の実用化を目指した砕氷船と深海調査船を対象とした舶用炉の研究開発を進めている。すなわち、原子炉プラントの設計研究と設計に特有な主要コンポーネントの開発である。さらに、海洋/船体/原子炉を一体としてプラント特性を把握するための原子力船エンジニアリングシミュレータの開発を進めている。「むつ」による各種試験のデータはシミュレータに供給され、改良舶用炉の研究開発に活用される計画である。