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超ウラン元素燃料を装荷した超長寿命炉心の研究

研究課題

研究課題/領域番号 11694138
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 原子力学
研究機関東京工業大学

研究代表者

齊藤 正樹 (斉藤 正樹)  東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (30215561)

研究分担者 井頭 政之  東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (10114852)
鈴木 正昭  東京工業大学, 大学院理工学研究科, 教授 (70114874)
関本 博  東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (00108242)
赤塚 洋  東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (50231808)
飯尾 俊二  東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (90272723)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
16,440千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 1,440千円)
2001年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2000年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
1999年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
キーワード超ウラン元素 / 超長寿命炉心 / 高燃焼度 / マイナーアクチニド / ネプツニウム / アメリシウム / キュリウム / プルトニウム / 小型原子炉 / CANDLE燃焼方式 / 核不拡散性 / ペブルベッド型高速炉 / 球状燃料分布高速炉 / CANDLE炉
研究概要

使用済み燃料中に存在するプルトニウム以外の超ウラン元素は、現在、高レベル放射性廃棄物として長期間管理が求められているが、大きな中性子捕獲断面積を持つため、原子炉内に初期に装荷することにより、初期の余剰反応度を抑えつつ、中性子によって核変換し、新しい核分裂製物質に変換され、長期間原子炉内は核分裂を維持することが可能となる。本研究では、これらの超ウラン元素を適切に原子炉内に再装荷することにより、長期間新燃料補給の必要のない超長寿命原子炉(軽水炉・重水炉・高速炉)の成立性に関する研究を実施した。その結果、^<237>Npを軽水炉及び重水炉に装荷した場合、燃焼度150-200GWd/tを持つ長寿命炉心が成立すること、また、6種類の冷却材(軽水、重水、Heガス、CO_2ガス、ナトリウム、水蒸気)を選択し、長寿命特性及び炉心の安全特性に及ぼす中性子スペクトルの影響について系統的に検討を行った結果、黒鉛減速Heガス冷却の場合がその特性を良く発揮することがわかった。また、^<237>Npと同様な中性子工学的性質を有する^<241>Am等を軽水炉に装荷した場合、約100GWd/tの高燃焼度が達成できることを確認した。また、いずれの場合も使用済燃料中に^<238>Puが多く生成されるため、核拡散に対して高い抵抗性を持つPuが生成されていることがわかった。また、核燃料交換や反応度制御が一切不要となる可能性のある原子炉燃焼概念(核反応敵に活性な領域が自立的に移行する燃焼方式)について検討し、約400GWd/tの高燃焼度を持つ高速炉炉心の可能性を確認した。また、関連する解析コードの改良や核反応データベースの整備を行った。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (92件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (92件)

  • [文献書誌] M.Saito: "PWR Long-Life Core with U-Np-Pu Fuel"Bull. Res. Lab. Nucl. Reactor. 23. 96 (1999)

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  • [文献書誌] M.Saito: "U-Np-Pu Fueled Heavy Water Reactor to Achieve Long-Life Core"Bull. Res. Lab. Nucl. Reactor. 23. 97 (1999)

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  • [文献書誌] K.Nikitin, M.Saito et al.: "An Approach to Long-Life PWR Core with Advanced U-Np-Pu fuel"Annals of Nuclear Energy. 26. 1021-1029 (1999)

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  • [文献書誌] K.Nikitin, M.Saito et al.: "Advanced U-Np-Pu Fuel to Approach Long-Life Core in Heavy Water Reactor"Annals of Nuclear Energy. 26. 1319-1329 (1999)

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  • [文献書誌] V.Toshinsky, H.Sekimoto et al.: "Multiobjective Fuel Management Optimization for Self-Fuel-Providing LMFBR Using Genetic Algorithms"Annals of Nuclear Energy. 26. 738-802 (1999)

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  • [文献書誌] B.Duamet., M.Igashira et al.: "Measurement of keV -Neutron Capture Cross Sections and Capture Gamma-Ray Spectra of ^<147,148,149,150,152,154>Sm"J. Nucl. Sci. Technol. 36. 865-876 (1999)

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  • [文献書誌] K.Ryu, H.Sekimoto: "Basic Study of Concentrically Zoned Fast Reactor Using Natural Uranium Highly Efficiently without Fuel Reprocessing"Annals of Nuclear Energy. 27. 93-98 (1999)

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  • [文献書誌] H.Sekimoto et al.: "Fuel Management Optimization for Self-Fuel-Providing Reactor Using Multi-objective Genetic Algorithm"Trans. American Nuclear Society. 81. 296-298 (1999)

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  • [文献書誌] K.Nikitin, V.Artisyuk, M.Saito: "Radiation Damage Dose in PWR Long-Life Core"Trans. American Nuclear Society. 81. 316-317 (1999)

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  • [文献書誌] V.Gelbov, A.Shmelev et al.: "Long-Term Radiation Protection of MOX Fuel Against Uncontrolled Proliferation"Nuclear Energetics. 2. 90-95 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Mizuno, M.Igashira et al.: "Measurement of keV -Neutron Capture Cross Sections and Capture Gamma-Ray Spectra of ^<161,162,163>Dy"J. Nucl. Sci. Technol. 36. 493-507 (1999)

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  • [文献書誌] S.Lee, J.Hori, M.Igashira: "Measurements of Capture Gamma Rays from the Broad 27-, 49-, and 97-keV Neutron Resonances and the Narrow 44 -keV Resonance of ^<19>F"J. Nucl. Sci. Technol. 36. 719-737 (1999)

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  • [文献書誌] T.Veerapaspong, M.Igashira et al.: "Measurement of keV -Neutron Capture Cross Sections and Capture Gamma-Ray Spectra of ^<143,145,146>Nd"J. Nucl. Sci. Technol. 36. 855-864 (1999)

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  • [文献書誌] M.Saito, V.Artisyuk: "Highly Modelated LWR with U-Np-Pu"Bull. Res. Nucl. Reactor. 24. 97 (2000)

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  • [文献書誌] K.Nikitin, M.Saito et al.: "Long-Life Water Cooled Small Reactor with U-Np-Pu Fuel"Proc. of 10^<th> Int. Conf. on Emerging Nuclear Energy Systems. 458-466 (2000)

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  • [文献書誌] G.Tikhomirev, E.F.Kryuchkov et al.: "Peculiarities of Forming the Neutron Field Behind a Long Shielding with Slats"J. Nucl. Soi. Tech. 296-299 (2000)

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  • [文献書誌] A.Shmelev, M.Saito et al.: "Multi-Component Self-Consistent Nuclear Energy System"On Proliferation Resistance Aspect. (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Nikitin, M.Saito et al.: "Long-Life Core with Advanced U-Np-Pu"The 4^<th> Japan-Korea Seminar on Advanced Reactors. 56-61 (2000)

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  • [文献書誌] H.Sekimoto, K.Ryu: "A Lead Bismuth Cooled Long Life Reactor with CANDLE Burnup"Bull. Res. Lab. Nucl Reactors. 24. 43 (2000)

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  • [文献書誌] H.Sekimoto, K.Ryu: "A New Reactor Burnup Concept "CANDLE""Proc. of ANS Int. Topical Meeting on "Advances in Reactor Physics and Mathematics and Computation into the Next Millennium (PHYSOR2000). (2000)

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  • [文献書誌] H.Sekimoto, K.Ryu: "Feasibility Study on a New Burnup Strategy CANDLE"Thans. American Nuclear Society. 82. 207-208 (2000)

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  • [文献書誌] H.Sekimoto, K.Ryu: "A Long Life Lead-Bismuth Cooled Reactor with CANDLE Burnup"Proc. of 10^<th> Int. Conf. on Emerging Nuclear Energy Systems. 198-207

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  • [文献書誌] H.Sekimoto, K.Ryu: "Demonstrating the Feasibility of the CANDLE Burnup Scheme for Fast Reactors"Trans. American Nuclear Society. 83. 45 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Matsumoto, M.Igashira et al.: "Measurement of keV-Neutron Capture Cross sections of ^<99>Tc and ^<237>Np for the Transmutation Study"Proc. of the 4^<th> Japan-Korea Seminar on Advanced Reactors. 208-213 (2000)

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  • [文献書誌] Y.Peryoga, M.Saito et al.: "Approach to Long-Life Core in PWR with Transplutonium Doped Fuel"TRANSACTION. 85. 25-26 (2001)

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  • [文献書誌] T.Yoshida et al.: "Evaluation of Delayed Neutron Data for JENDL -3.3"Proc. of Int. Conference on Nuclear Data for Science and Technology. (2001)

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  • [文献書誌] H.Koura, T.Tachibana, T.Yoshida: "Estimate of Alpha -Decay Half Lives and Fission Barriers from the Viewpoint of a New Mass Formula"Proc. of Int. Conference on Nuclear Data for Science and Technology. (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kawano, T.Yoshida et al.: "Simultaneous Evaluation of Fission Cross Sections of Uranium and Plutonium Isotopes for JENDL -3.3"Journal of Nuclear Science and Technology. 37. 327-334 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M Saito, V.Artisyuk: "Approach to Long-Life Core in PWR with Transplutonium Doped Fuel"Bull. Res. Nucl. Reactor. 25. (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Saito: "Non -Proliferation Properties of Advanced U -Np -Pu Fuel"Bull. Res. Nucl. Reactor. 25. (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yu.Korovin, A.Yu.Konobeyev et al.: "Nuclear Data Files and Libraries for Intermediate and High Energy Application"Proc.of ANS Int. Topical Meeting on "Advances in Reactor Physics and Mathematics and Computation into the Next Millennium(PHYSOR2000). (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.K.M.Harun-ar-rashid, B.T.Ro, M.Igashira et al.: "Measurement of keV -Neutron Capture Cross Sections and Capture Gamma -Ray Spectra of ^<167>Er"J. Nucl. Sci. and Tech.. 37. 421-427 (2000)

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  • [文献書誌] T.Matsumoto, M.Igashira et al.: "Measurement of keV -Neutron Capture Cross Sections and Capture Gamma -Ray Spectra of ^<99>Tc and ^<237>Np for the Transmutation Study"Proc. of the 4th, Japan-Korea Seminar on Advanced Reactor. 3. (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Harnood, M.Igashira et al.: "Measurement of keV -Neutron Capture Cross Sections and Capture Gamma-Ray Spectra of ^<140>Ce and ^<141>Pr"J. Nucl. Sci. and Tech. 37. 740-749 (2000)

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  • [文献書誌] M. Saito: "PWR Long-Life Core with U-Np-Pu Fuel"Bull. Res. Lab. Nucl. Reactor. Vol. 23. 96 (1999)

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  • [文献書誌] M. Saito: "U-Np-Pu Fueled Heavy Water Reactor to Achieve Long-Life Core"Bull. Res. Lab. Nucl. Reacted. Vol. 23. 97 (1999)

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  • [文献書誌] K. Nikitin, M. Saito et al.: "An Approach to Long-Life PWR Core with Advanced U-Np-Pu fuel"Annals of Nuclear Energy. Vol. 26. 1021-1029 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Nikitin, M. Saito et al.: "Advanced U-Np-Pu Fuel to Approach Long-Life Core in Heavy Water Reactor"Annals of Nuclear Energy. Vol. 26. 1319-1329 (1999)

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  • [文献書誌] V. Toshinsky, H. Sekimoto et al.: "Multiobjective Fuel Management Optimization for Self-Fuel-Providing LMFBR Using Genetic Algorithms"Annals of Nuclear Energy. Vol. 26, No. 9. 738-802 (1999)

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  • [文献書誌] B. Duamet, M. Igashira et al.: "Measurement of keV - Neutron Capture Cross Sections and Capture Gamma-Ray Spectra of ^<147, 148, 149, 150, 152, 154>Sm"J. Nucl. Sci. Technol. Vol. 36. 865-876 (1999)

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  • [文献書誌] K. Ryu, H. Sekimoto: "Basic Study of Concentrically Zoned Fast Reactor Using Natural Uranium Highly Efficiently without Fuel Reprocessing"Annals of Nuclear Energy. Vol. 27, No. 1. 93-98 (1999)

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  • [文献書誌] H. Sekimoto et al.: "Fuel Management Optimization for Self-Fuel-Providing Reactor Using Multi-objective Genetic Algorithm"Trans. American Nuclear Society. Vol. 81. 296-298 (1999)

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  • [文献書誌] K. Nikitin, V Artisyuk, M. Saito: "Radiation Damage Dose in PWR Long-Life Core"Trans. American Nuclear Society. Vol. 81. 316-317 (1999)

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  • [文献書誌] V. Gelbov, A. Shmelev et al.: "Long-Term Radiation Protection of MOX Fuel Against Uncontrolled Proliferation"Nuclear Energetics. Vol. 2. 90-95 (1999)

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  • [文献書誌] S. Mizuno, M. Igashira et al.: "Measurement of KeV - Neutron Capture Cross Sections and Capture Gamma-Ray Spectra of ^<161, 162,163>Dy"J. Nucl. Sci. Technol. Vol. 36. 493-507 (1999)

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  • [文献書誌] S. Lee, J. Hori and M. Igashira: "Measurements of Capture Gamma Rays from the Broad 27 - , 49 - , and 97 - keV Neutron Resonances and the Narrow 44 - keV Resonance of ^<19>F"J. Nucl. Sci. Technol. Vol. 36. 719-737 (1999)

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  • [文献書誌] T. Veerapaspong, M. Igashira et al.: "Measurement of keV - Neutron Capture Cross Sections and Capture Gamma-Ray Spectra of ^<143, 145, 146>Nd"J. Nucl. Sci. Technol. Vol. 36. 855-864 (1999)

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  • [文献書誌] M. Saito, V. Artisyuk: "Highly Modelated LWR with U-Np-Pu"Bull, Res. Nucl. Reactor. Vol. 24. 97 (2000)

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  • [文献書誌] K. Nikitin, M. Saito et al.: "Long-Life Water Cooled Small Reactor with U-Np-Pu Fuel 2000"Proc. of 10^<th> Int. Conf. on Emerging Nuclear Energy Systems. 458-466

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  • [文献書誌] G. Tikhomirev, E. F. Kryuchkov et al.: "Peculiarities of Forming the Neutron Field Behind a Long Shielding with Slats"J. Nucl. Soi. Tech.. Suppl. 1. 296-299 (2000)

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  • [文献書誌] A. Shmelev, M. Saito et al.: "Multi-Component Self-Consistent Nuclear Energy System : On Proliferation Resistance Aspect"The 2^<nd> Annual JNC Int. Forum on Peaceful Use of Nuclear Energy. (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Nikitin, M. Saito et al.: "Long-Life Core with Advanced U-Np-Pu"The 4^<th> Japan-Korea Seminar on Advanced Reactors. 56-61 (2000)

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  • [文献書誌] H. Sekimoto, K. Ryu: "A Lead-Bismuth Cooled Long Life Reactor with CANDLE Burnup"Bull. Res. Lab. Nucl. Reactors. Vol. 24. 43 (2000)

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  • [文献書誌] H. Sekimoto, K. Ryu: "A New Reactor Burnup Concept " CANDLE""Proc. of ANS Int. Topical Meeting on "Advances in Reactor Physics and Mathematics and Computation into the Next Millennium (PHYSOR2000). (2000)

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  • [文献書誌] H. Sekimoto, K Ryu: "Feasibility Study on a New Burnup Strategy CANDLE"Trans. American Nuclear Society. Vol. 82. 207-208 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Sekimoto, K. Ryu: "A Long Life Lead-Bismuth Cooled Reactor with CANDLE Burnup"Proc. of 10^<th> Int. Conf. on Emerging Nuclear Energy Systems. 198-207 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Sekimoto, K. Ryu: "Demonstrating the Feasibility of the CANDLE Burnup Scheme for Fast Reactors"Trans. American Nuclear Society. Vol. 83. 45 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Matsumoto, M. Igashira et al.: "Measurement of keV-Neutron Capture Cross sections of ^<99>Tc and ^<237>Np for the Transmutation Study"Proc. of the 4^<th> Japan-Korea Seminar. 208-213 (2000)

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  • [文献書誌] Yu. Korovin, A. Yu. Konobeyev et al: "Nuclear Data Files and Libraries for Intermediate and High Energy Application"Proc. of ANS Int. Topical Meeting on "Advances in Reactor Physics and Mathematics and Computation into the Next Millennium (PHYSOR2000). (2000)

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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