高速・熱中性子結合炉心の炉物理的研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22360398
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 早稲田大学
• 研究代表者: 岡 芳明 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40011225)
• 研究分担者: 石渡 祐樹 東京大学, 工学(系)研究科, 講師 (10334319)
• 連携研究者: 山路 哲史 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 次世代原子力システム研究開発部門, 研究員 (00571704)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 核設計 / 非均質炉 / 高速炉 / 水素化ジルコニウム / SRAC / 結合炉 / 増殖 / 軽水

研究概要

高速・熱中性子結合炉心は高速炉心に熱中性子を発生する領域が分散配置された高速炉心である。高速・熱中性子結合炉心の核的な特性を原子炉物理学の観点から明らかにするとともに水冷却高速炉の高増殖性について研究した。
まず、高速・熱中性子結合炉心は炉心の非均質性が高いため、隣接する集合体間の核的非均質性の影響をセル均質化マクロ断面積に反映させた炉心解析法を開発した。
次に、燃料棒を密に束ねた新燃料集合体を考案し、軽水冷却高速炉で、複合システム増倍時間が40 年程度にできることを核的に世界で初めて明らかにした。熱水力設計を含む炉の成立性は今後の課題である。

研究成果

• [雑誌論文] Plutonium breeding of light water cooled fast reactors (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Oka, T. Inoue, T. Yoshida
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 巻: Vol.50, Issue 1 ページ: 15-20
  • DOI: DOI:10.1080/00223131.2013.750053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Core design for super fast reactor with all upward flow core cooling (2013)
  • 著者名/発表者名: Qingjie Liu, Yoshiaki Oka
  • 雑誌名: Annals of Nuclear Energy 巻: 57 ページ: 221-229
  • URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.anucene.2013.01.058
  • 査読あり
• [学会発表] Progress of Super Fast Reactor and Super LWR R&D (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Oka et al.
  • 学会等名: ISSCWR6-13035
  • 発表場所: Shenzhen, China (key note presentation)
  • 年月日: 20130304-07
• [学会発表] Accuracy of Nuclear Analysis of Fast and Thermal Neutron Coupled Core (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuki Honda and Yoshiaki Oka
  • 学会等名: ISSCWR6-13035
  • 発表場所: Shenzhen, China
  • 年月日: 20130304-07
• [学会発表] 高速熱中性子結合炉心の核解析精度(Accuracy of Nuclear Analysis of Fast and Thermal Neutron Coupled Core) (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Honda and Yoshiaki Oka
  • 学会等名: 日本原子力学会秋大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 新燃料集合体による水冷却高速炉の増殖性(1) PWR 冷却水密度(Plutonium breeding of light water cooled fast reactors with new fuel assemblies(1) PWR coolant density) (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Oka and Takashi Inoue
  • 学会等名: 日本原子力学会秋大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 新燃料集合体による水冷却高速炉の増殖性(2) 低減速BWR・スーパー高速炉冷却水密度 (Plutonium breeding of light water cooled fast reactors with new fuel assemblies(2) Reduced moderation BWR and Super FR coolant density) (2012)
  • 著者名/発表者名: Taishi Yoshida and Yoshiaki Oka
  • 学会等名: 日本原子力学会秋大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] (SC19)Plant dynamics and control (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Oka
  • 学会等名: ICTP-IAEA Course on Science and Technology of Supercritical Water-Cooled Recators, The Abdus Salam international center for Theoretical Physics (ICTP) Trieste
  • 発表場所: Italy
  • 年月日: 20110627-0701
• [備考] Waseda University, World's first conceptual nuclear reactor design of high plutonium preeding by light water cooling(Yoshiaki Oka, Professor, Cooperative major in Nuclear energy, Waseda University and his team) (1)共同PR wire(2013 年3 月12 日)
• [備考] 日経産業新聞(2012年12月27日7 面) (2)
• [備考] 日刊工業新聞(2012年12月27日14 面) (2)
• [備考] 電気新聞(2012年12月27日1面) (2)
• [備考] 世界初、軽水冷却による高増殖性能の達成について (3)早大プレスリリース2012年12月10 日
• [備考] (4)ホームページ等
  • URL: http://www.f.waseda.jp/okay/index.html
• [産業財産権] 燃料集合体、炉心および水冷却型原子炉 (2012)
  • 発明者名: 岡芳明
  • 権利者名: 早稲田大学
  • 産業財産権番号: 特許,PST/JP2012/061424
  • 出願年月日: 2012-04-27
  • 外国
• [産業財産権] 燃料集合体 (2012)
  • 発明者名: 岡芳明
  • 権利者名: 早稲田大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2012_024503
  • 出願年月日: 2012-01-23
• [産業財産権] 燃料集合体 (2011)
  • 発明者名: 岡芳明
  • 権利者名: 早稲田大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2011_114129
  • 出願年月日: 2011-05-02