フレキシブルなプルトニウム量調整が可能なマイナーアクチニド燃焼新型炉の総合的研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11558062
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 竹田 敏一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30116058)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 孝夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00174798) ; 山本 敏久 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50273602) ; 代谷 誠治 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (80027474) ; 北田 孝典 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60263208) ; 宇埜 正美 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00232885)
• Keywords: プルトニウム / 新型炉 / 長寿命炉心 / 燃焼反応度 / 出力分布 / 多元合金 / 希釈材 / 冷却材

Research Abstract

新燃料としてU-Pu-MA-DI(DI:希釈材)系多元合金を採用し、希釈材混合率を変化させることでPu燃焼特性を調整できる新型炉について、核的な検討を実施した。希釈材としては、アメリカ等で使用実績のあるZrを選定した。その核特性燃料組成として、Zrを5-30%、Puを約6%、MAを10%、Uを残りの組成率とし、Zrの組成率を5、15、30%として燃焼計算を行ない、30年間の炉心内の重金属マスバランスを評価した。この結果、5%ではPuの増殖、15%ではPu量の保持、30%ではPuの消費が問題なく実現できることが確認された。また、外側炉心のMAの添加量をやや多く設定することによって、燃焼中に発生する出力分布の変動を大幅に抑えることができることがわかった。次に、燃焼形態を酸化物、窒化物(N-14およびN-15)、金属の4種類、冷却材をナトリウムと鉛の2種類にした場合の各組み合わせについて、核特性を比較した。この30年間の燃焼反応度は、酸化物の場合が14%dk/kと現実性のない大きさであるのに対し、窒化物(N-15)ではわずか3%dk/k程度に抑えられ、長寿命炉心には最適の炉心特性であることがわかった。