鉛及び鉛ビスマス冷却材を用いた高速炉及び加速器ターゲットに関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11308017
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 関本 博 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (00108242)
• 研究分担者: 齊藤 正樹 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (30215561) ; 小原 徹 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (40221858) ; 高橋 実 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (90171529) ; 矢野 豊彦 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (80158039)
• キーワード: 鉛 / 鉛ビスマス / 高速炉 / 再処理不要炉 / 小型安全長寿命炉 / 加速器未臨界炉 / 腐食 / 鉛ビスマス循環実験装置

研究概要

鉛ビスマス冷却高速炉に関して3種類の原子炉が研究された。2つは再処理が不要な原子炉であり、もうひとつは小型安全長寿命炉である。再処理不要炉のひとつはロシアで我々の研究に協力してくれているToshinsky教授の提案した何度も燃料交換を行う原子炉である。今回この炉で問題となる、出力ピーキング係数を小さくし同時に燃焼に伴う余剰反応度を小さくするような燃料集合体の再装荷パターンを遺伝的アルゴリズムを使って求めた。他の再処理不要炉は燃焼が下方から上方に向かって進んでいき、この間反応度の変化を無くすることができるので、炉心の高さを大きくすることによりいくらでも長寿命の原子炉を設計できるというものである。今回はこの方法が可能であるということを示した。小型安全長寿命炉はかって申請者によって提案された炉で再び脚光をあびてきたため、設計の最適化を図るべく計算を開始した。
鉛ビスマスをターゲット及び冷却材として使用する加速器未臨界炉についてカスケード炉の概念が成立すること及び鉛、ビスマス及び鉛ビスマス・ターゲットについて中性子収量及び長寿命生成核種の検討がなされた。
溶融鉛ビスマス合金による材料腐食試験を行うため鉛ビスマス循環実験装置の制作及び設置がなされた。同ループの制作に関してはロシアのオブニンスク研究所の情報を収集したり、アメリカのロスアラモス研究所で制作中のループを見学したりした。圧力損失、温度、腐食や沈着の分布が解析され、予定された性能が得られることが示された。この装置については国際会議ICONE8で発表が予定されている。

研究成果

• [文献書誌] V.Toshinsky,H.Sekimoto,G.Toshinsky: "Multiobjective Fuel Management Optimization for Self-Fuel-Providing LMFBR Using Genetic Algorithms"Ann. Nucl. Energy. 26・9. 783-802 (1999)
• [文献書誌] V.Toshinsky,H.Sekimoto,G.Toshinsky: "A Method to Improve Multiobjentive Genetic Algorithm Optimization of a Self-Fuel-Providing LMFBR by Niche Induction among Nondominated Solutions"Ann. Nucl. Energy. 27. 397-410 (2000)
• [文献書誌] H.Sekimoto,V.Toshinsky,G.Toshinsky: "Fuel Management Optimization for Self-Fuel-Providing Reactor Using Multi-objective Genetic Algorithm"Trans. American Nuclear Society. 81. 296-298 (1999)
• [文献書誌] M.Takahashi,H.Sekimoto,M.Kotaka,T.Yano et al.: "Design and Construction of Pb-Bi Corrosion Test Loop"ICONE8, 8^<th> Int. Conf on Nuclear Engineering.
• [文献書誌] H.Sekimoto,K.Ryu: "A New Reactor Burnup Concept "CANDLE""PHYSOR 2000.
• [文献書誌] H.Sekimoto,K.Ryu: "Feasibility Study on a New Burnup Strategy CANDLE"Trans. American Nuclear Society. 82. (2000)