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論文

Study on plutonium burner high temperature gas-cooled reactor in Japan; Introduction scenario, reactor safety and fabrication tests of the 3S-TRISO fuel

植田 祥平; 水田 直紀; 深谷 裕司; 後藤 実; 橘 幸男; 本田 真樹*; 齋木 洋平*; 高橋 昌史*; 大平 幸一*; 中野 正明*; et al.

Nuclear Engineering and Design, 357, p.110419_1 - 110419_10, 2020/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:39.48(Nuclear Science & Technology)

固有の安全性に優れ高効率なプルトニウムの利用が可能なプルトニウム燃焼高温ガス炉が提案されている。プルトニウム燃焼高温ガス炉に用いるセキュリティ強化型安全(3S-TRISO)燃料においては、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)を不活性母材とするPuO$$_{2}$$-YSZ燃料核へ、遊離酸素ゲッターの特性を有する炭化ジルコニウム(ZrC)を直接被覆する。本論文では、プルトニウム燃焼高温ガス炉の成立性および3S-TRISO燃料の研究開発について報告する。

論文

Development of security and safety fuel for Pu-burner HTGR, 2; Design study of fuel and reactor core

後藤 実; 植田 祥平; 相原 純; 稲葉 良知; 深谷 裕司; 橘 幸男; 岡本 孝司*

Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/07

PuO$$_{2}$$-YSZ燃料核にZrC被覆を施して3S(核不拡散、安全、核セキュリティ)を向上させた3S-TRISO燃料をプルトニウム燃焼高温ガス炉に導入することが提案されている。本研究では、ZrC被覆の遊離酸素ゲッターとしての有効性を熱化学平衡計算に基づき評価するとともに、3S-TRISO燃料の成立性の予備検討を、燃料内圧に着目して行った。また、炉心燃焼計算を行い炉心成立性について予備検討を行った。熱科学平衡計算の結果は、1600$$^{circ}$$C以下の温度条件で、発生する遊離酸素の全量を薄いZrC層で捕獲されることを示し、燃料核へのZrC被覆は内圧抑制に非常に有効と考えられる。燃焼度500GWd/tでの3S-TRISO燃料の内圧計算結果は、既に概念設計が行われた炉心の同じサイズのUO$$_{2}$$燃料の内圧より低いことから、3S-TRISO燃料の成立性は十分見込まれる。また、炉心燃焼計算の結果は、軸方向燃料シャッフリングの採用により約500GWd/tの高燃焼度の達成が可能なこと及び反応度温度係数を燃焼期間にわたり負を維持できることを示しており、炉心の核的な成立性も十分見込まれる。

論文

Conceptual study of a plutonium burner high temperature gas-cooled reactor with high nuclear proliferation resistance

後藤 実; 出町 和之*; 植田 祥平; 中野 正明*; 本田 真樹*; 橘 幸男; 稲葉 良知; 相原 純; 深谷 裕司; 辻 延昌*; et al.

Proceedings of 21st International Conference & Exhibition; Nuclear Fuel Cycle for a Low-Carbon Future (GLOBAL 2015) (USB Flash Drive), p.507 - 513, 2015/09

高い核拡散抵抗性を有するプルトニウム燃焼高温ガス炉(クリーンバーン炉)の概念が日本原子力研究開発機構から提案されている。高い核拡散抵抗性に加え、更なる安全性向上を目的とし、ZrC被覆を施したPuO$$_{2}$$-YSZ TRISO燃料を導入したクリーンバーン炉の概念検討を行う。本研究では、ZrC被覆を施したPuO$$_{2}$$-YSZ TRISO燃料の製造に関する基盤技術を確立するために製造試験を行う。また、クリーンバーン炉の成立性を確認するためにセキュリティの定量評価、燃料と炉心の設計、及び原子炉の安全評価を行う。本研究は、東京大学,日本原子力研究開発機構,富士電機、及び原子燃料工業により、2014年度から2017年度まで行われる。本発表では、全体計画、及び2014年度に得られた成果について報告する。

論文

Weapons-grade plutonium burning with high-temperature gas-cooled reactors using plutonium burner balls and thorium breeder balls

山下 清信; 徳原 実*; 藤本 望

Nuclear Science and Engineering, 126(1), p.94 - 100, 1997/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:75.74(Nuclear Science & Technology)

本報は、兵器級Puを再利用できない程度まで燃え尽くすために考案した原子炉システムについて報告するものである。このシステムは、Pu燃焼用燃料球(Pu球)と増殖用燃料球(Th球)を用いたペブルベッド型高温ガス炉である。Pu球は兵器級Puを装荷した燃料からなり、Th球はTh燃料からなる。これらの二つの型の燃料球を炉心内に混在させて装荷し、連続的に燃料交換する。Pu球の燃焼度は、約740GWd/T$$_{Pu}$$まで達成可能であり、残留する$$^{239}$$Puは初期装荷量の1%以下まで消滅することができる。また、Pu球のPu装荷量を増すことによりキセノンの吸収効果を低減し温度上昇による吸収反応の減少率を押さえて、出力係数を負に保つ工夫をし、正の反応度の問題を解決した。この結果から、著者らは、本システムが、有望な兵器級Puの消滅炉の1つであると考える。

論文

燃料用燃料球と増殖用燃料球を用いたペブルベッド型高温ガス炉による兵器級プルトニウムの消滅

山下 清信; 徳原 一実*; 新藤 隆一; 村田 勲; 七種 明雄

日本原子力学会誌, 36(9), p.865 - 868, 1994/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

解体核兵器から出るプルトニウムの処理方法として、ウラン(U)等の親物質と混合した燃料を軽水炉等で燃焼する方法が提案されている。この場合、核変換によって生成した核分裂性物質を有効利用するためには、使用済燃料を繰り返し再処理する必要がある。そこで、燃料をPuからなる燃料球(消滅用燃料球)と親物質からなる燃料球(増殖用燃料球)に分離し、これらをペブルベッド型高温ガス炉の炉心内に混在させて燃焼させ、更に連続的交換することにより、Puを有効的に消滅する方法を考案した。この方法では、消滅用燃料球の$$^{239}$$Puは初期値の1%以下まで消滅でき、消滅用燃料球を直接廃棄できる。また、増殖用燃料球の燃焼は極めて緩慢であるため、健全性が保たれる限り繰り返し使用し再処理の回数を少なくすることができる。ここでは、Pu消滅率、消滅用燃料球1個の最大Pu装荷量等について述べる。

口頭

プルトニウム燃焼高温ガス炉の燃料設計及び炉心核熱設計

後藤 実; 稲葉 良知; 深谷 裕司; 植田 祥平; 相原 純; 橘 幸男; 國富 一彦

no journal, , 

原子力機構はこれまでに、高い核拡散抵抗性を持つプルトニウム燃焼高温ガス炉の概念を提案した。東京大学, 原子力機構, 富士電機, 原子燃料工業の4者は、高い核拡散抵抗性に加え、高燃焼度での安全性を強化するために、ZrC被覆を施したPuO$$_{2}$$-YSZ燃料核のプルトニウム燃焼高温ガス炉への導入を検討している。原子力機構はその中で、プルトニウム燃焼高温ガス炉の成立性を確認するために、被覆燃料粒子及び炉心の設計検討を行っている。本研究は、2014年度に開始し、2017年度まで行う予定である。本報では、2015年度までに得られた被覆燃料粒子及び炉心の設計検討の成果について報告する。

口頭

Conceptual study of a Pu-burner HTGR with high nuclear proliferation resistance

後藤 実

no journal, , 

高い核拡散抵抗性を有するプルトニウム燃焼高温ガス炉の基盤技術の確立を目的として、セキュリティの定量評価、燃料と炉心の設計、及び原子炉の安全評価を行うとともに、ZrC被覆を施したPuO$$_{2}$$-YSZ TRISO燃料の製造試験を行う。本研究は、東京大学, 日本原子力研究開発機構, 富士電機、及び原子燃料工業により、2014年度から2017年度まで行われる。本発表では研究の全体概要について発表する。

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