Neutronics design for lead-bismuth cooled accelerator-driven system for transmutation of minor actinide

辻本 和文; 佐々 敏信; 西原 健司; 大井川 宏之; 高野 秀機

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(1), p.21 - 36, 2004/01

https://doi.org/10.3327/jnst.41.21

マイナーアクチニド核変換のための鉛-ビスマス冷却加速器駆動炉(ADS)の核設計を行った。ADSのこれまでの研究で、燃焼反応度とピーキング係数が大きいという2つの問題が指摘されていた。この問題を解決するために、設計パラメータがADSの核特性に与える影響を調べた。ここで取り上げた設計パラメータは、初装荷Pu量,核破砕ターゲットと炉心の間へのバッファ領域、及び燃料のゾーン装荷である。パラメータサーベイ計算では、燃焼とリサイクルからなる燃焼サイクルを考慮した。その結果、燃焼反応度は初装荷Pu量に依存することがわかった。さらに、反応度係数を用いて適切な実効増倍率の評価も行った。その結果、提案しているADSに対しては、実効増倍率の最大値を0.97とすることにした。以上の結果から、バッファ領域を設置し、燃料のゾーン装荷を行った新しい炉心概念を提案した。

重金属冷却炉の崩壊熱除去特性解析 - 鉛、鉛-ビスマス、ナトリウム冷却炉の比較評価 -

堺 公明; 岩崎 隆*; 大島 宏之; 山口 彰

JNC TN9400 2000-033, 94 Pages, 2000/04

JNC-TN9400-2000-033.pdf:4.36MB

サイクル機構では、高速増殖炉の実用化戦略調査研究として、多様な冷却材を対象とした幅広い実用化像に関する設計研究を進めている。その一環として、本研究では、鉛及び鉛-ビスマス合金を冷却材とする重金属冷却炉を対象として、重要な熱流動評価項目である崩壊熱除去特性について、ナトリウム冷却炉と比較し、冷却材の相違に基づく崩壊熱除去特性を比較整理することを目的としている。鉛及び鉛-ビスマスの重金属冷却材は、空気及び水と化学的に不活性であることから、経済性に優れた2次系削除のプラント概念が多く提案されている。本解析では、2次系削除プラントを等価的な比較対象プラントとして設定し、ナトリウム、鉛及び鉛-ビスマス冷却材についてSuper-COPDコードによる崩壊熱除去特性解析を実施し、それらのプラント動特性の相違について比較した。また、鉛冷却大型ループ型炉として最適化された設計概念を対象として、崩壊熱除去特性解析を実施した。その結果、一般的な特性として、重金属冷却材は伝熱面の酸化膜形成及び腐食等による伝熱への影響について今後確認が必要であるものの、崩壊熱除去特性に関しては、重金属冷却材は冷却性に優れたナトリウムと同等な除熱能力を有し、特に、受動的崩壊熱除去特性である自然循環特性に優れた能力を有することが明らかになった。

Heavy liquid-metal cooling option of JAERI accelerator-driven transmutation systems

滝塚 貴和; 辻本 和文; 佐々 敏信; 高野 秀機; 広田 耕一*; 神島 吉郎*

Heavy Liquid Metal Coolants in Nuclear Technology, 1 (HLMC'98), p.143 - 153, 1998/10

液体重金属冷却加速器駆動システムの技術的成立性の検討及びその技術課題の摘出、ナトリウム冷却システムの比較を行うために、予備的な設計研究を行った。システムは大型軽水炉10基からのマイナアクチナイドを硬い中性子エネルギースペクトルにおいて消滅処理する専焼システムであり、800MWの熱出力及び約250MWの電気出力を発生する。重金属冷却材は核破砕ターゲットを兼ね、中間冷却ループを省くことができる。耐震設計の観点からプール型の構成とした。鉛・ビスマスを用い、運転温度を600-700Kとすることにより材料共存性の問題は大きく緩和される。液体重金属冷却では、ビーム窓の構造健全性の問題がより厳しくなる。