JP4843202B2

JP4843202B2 - 反射体制御方式の高速炉

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Publication number: JP4843202B2
Application number: JP2004157319A
Authority: JP
Inventors: 保幸森木; 光明山岡; 靖坪井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2024-05-27
Also published as: JP2005337898A

Description

本発明は、反射体制御方式の高速炉に係り、特に反射体を上下方向に移動させて中性子の漏洩を調整する反射体制御方式の高速炉に関する。

反射体制御方式の原子炉の従来の一般的な構成を図１５から図１７によって説明する。なお、図１５は従来例を中心部から右半分のみ概略的に示し、図１６は図１５における原子炉の横断面を示し、図１７は図１６における燃料集合体を示している（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

すなわち、図１５に示したように原子炉容器１の内部には、中央部に位置して炉心３０が、この炉心３０の周囲を囲撓する位置に中性子遮蔽体３がそれぞれ配置されているとともに、ナトリウム（以下、Ｎａと記す）、鉛等の液体金属冷却材４で満たされている。

炉心３０は、図１６に示すように、例えば横断面が六角形状の１８本の燃料集合体５によって構成され、この中央部には、炉心３０の反応度制御用で運転時には上方に引き抜かれる中性子吸収棒用のチャンネル６が配置されているとともに、炉心バレル７によって包囲されている。

炉心バレル７の外側には、所定間隔離間して冷却材４の流路を分割する隔壁８が配置され、炉心バレル７と隔壁８との間に設けられた空間によって炉心３０の運転に使用する中性子反射体９の移動領域１０が形成されている。

この移動領域１０において、冷却材４は、隔壁８の内側を下から上方向に流れ、その途中で炉心３０に入り核分裂によって生じた熱を奪って温度が上昇する。そして、この温度が上昇した冷却材４は、図示しない中間熱交換器の内部に流入し、ここで二次系Ｎａとの熱交換を行った後、中間熱交換器から下方向に流出する。この熱交換後の冷却された冷却材４は、隔壁８の外側を通って炉心３０の下部に回り込み、再び炉心３０に導入される。

中性子遮蔽体３は、原子炉容器１の中性子照射量を全プラント寿命にわたって所定値以下に制限するためのものであり、原子炉容器１と隔壁８との間に配置された複数の中性子遮蔽棒１１によって構成されている。

この中性子遮蔽体３の構成としては、ステンレス鋼等からなる構造体の他に、中性子吸収能力の大きいボロンを含むＢ_４Ｃセラミックスを収納したピンを配置したり、またハフニウム，タンタル等の金属またはそれらの化合物を含むようにすることができる。

また、冷却材よりも中性子反射能力が劣る中性子吸収体あるいは中性子透過物質を中性子反射体の上部領域２４に配置することにより、中性子反射体９の反応度制御能力を増大させることができる（例えば、特許文献３参照）。この中性子反射体９の上部領域２４に配置した中性子吸収体あるいは中性子透過物質をキャビティという。なお、符号１２は、原子炉容器１の周囲を包囲するガードベッセルである。

燃料集合体５は、例えば図１７に示すように、ステンレス鋼製の六角筒状のラッパ管１３の内部に多数の燃料ピン１４を規則的に配列するとともに、ラッパ管１３の上部および下部に中性子遮蔽体１５ａ、１５ｂを配置することによって構成されている。

なお、同図は、多数の燃料ピン１４のうちの１本を取り出して図示しており、この燃料ピン１４には、燃料部１４ａと核分裂により生じるガス成分を封じ込めるプレナム部１４ｂとが備えられている。また、燃料ピン１４は、ワイヤラップまたはグリッド（図示せず）により冷却材４の混合を促進するとともに、下部端栓部でラッパ管１３に結合固定されている。

また、燃料集合体５は、小径のエントランスノズル１６を介して炉心支持体１７に差し込み固定されるように構成され、さらに下部及び上部に、冷却材入口孔１８と冷却材出口孔１９とが形成されている。

そして、前記炉心バレル７と隔壁８との間の移動領域１０には、図１５に示すように、中性子反射体９が配置されているが、この中性子反射体９は、駆動棒２０の下端に吊り下げ支持され、この駆動棒２０は、原子炉容器１の上端開口部を閉塞する遮蔽プラグ２１を貫いて上方に延び、遮蔽プラグ２１の上面に設置された駆動装置２２によって上下に移動するよう構成されている。

すなわち、駆動装置２２の駆動に伴って、駆動棒２０ひいては中性子反射体９が炉心バレル７と隔壁８との間の移動領域１０内をこれに沿って上下方向に移動するようになっている。なお、冷却材４の液面４ａと遮蔽プラグ２１との間は、カバーガスで満たされたカバーガス空間２３である。

これにより、中性子反射体９を駆動装置２２を介して上下方向に移動させて炉心３０からの中性子の漏洩を調整し、これによって炉心３０の反応度を制御するようになっている。この反応度の制御は、炉心の起動停止や、燃料の燃焼による炉心反応度の低下を補償するために行われる。

なお、図１８に示すように炉心３０は分割されておらず、軸方向に同一の核分裂性物質割合の燃料で構成されている。

この高速炉炉心の特性の一例として、図１９に示す主要特性、即ち、熱出力約１２０ＭＷｔ、炉心径約１３０ｃｍ、炉心高さ２００ｃｍで、濃縮ウランの金属化合物Ｕ-Ｚｒを燃料とする高速炉炉心を燃料交換なしで約３０年運転し、かつ、燃料の燃焼による反応度変化を補償するため、長さ２００ｃｍのステンレス製反射体を一定速度で引き上げて運転したときの原子炉の反応度変化の解析結果を図２０に示す。

この場合、中性子反射体９はその下端が炉心下部にあるときは臨界未満で炉停止しており、燃焼初期では中性子反射体９を引き上げて炉心下部から上に約75cm程度覆ったときに臨界となり、その後、一定出力で運転し、燃焼による反応度低下を反射体上昇で補い、３０年後には反射体が炉心全体を覆うと想定している。この結果では、燃焼中期の約１５年程度までは反応度はほぼ一定か、若干増大していくが、中期以降はしだいに低下し、燃焼末期では燃焼初期よりもかなり低くなる。

この傾向を説明するために、図２０では反応度を燃料の燃焼による組成変化に起因する反応度変化分と、反射体の軸方向移動による反応度変化分に分解している。

この図に示されるように、燃料の燃焼による組成変化に起因する反応度はおおむね一定割合で低下していく傾向を示す。燃料中の核分裂性物質Ｕ−２３５は燃焼により単調に減少するが、Ｕ−２３８から核分裂性物質Ｐｕ−２３９が生成するため、燃焼初期では反応度低下は抑制される。しかし、燃焼とともにＰｕ−２３９がある程度生成すると、Ｐｕ−２３９自体の燃焼ならびに、Ｐｕ−２３９生成の親となるＵ−２３８の減少により、Ｐｕ−２３９生成量が飽和傾向となり、しだいに反応度低下が増大する傾向となる。

一方、反射体の軸方向移動による反応度については、燃焼初期から燃焼中期にかけては増大するが、燃焼中期以降、反応度増大割合が次第に低下する傾向を示す。その結果、燃料の燃焼効果と反射体の移動効果を合わせると、図２０に示す通り、全体の反応度は燃焼中期までは若干増加するが、中期以降は時間とともに低下していくことになる。

ここで、初期と末期の反応度を高めるべく、反射体の反射能力を増大させると、今度は燃焼中期付近で反応度が過大に上昇することとなり、逆に、反射能力を低下させると、中期での反応度増大を抑えられるが、初期と末期の反応度が図２０に示す以上に低下する。

反射体によって投入される反応度の傾向について、図２１を用いて詳しく説明する。図２１は、反射体の軸方向移動による反応度変化を示すものである。前述の通り、燃焼初期の運転時は通常約４０％程度の挿入度であり、この状態から挿入度を深くすると反応度は増大する。しかし、挿入度が６０％を越えると、反応度増大は頭打ちとなる傾向を示す。このため、図２０に示したように、反射体の反応度の増大割合は燃焼中期以降、末期に近づくほど小さくなる。この傾向を示す理由は、反射体の反応度価値が中性子束の高い炉心中心で最も高いことに起因し、炉心の周辺が新たに反射体に覆われる効果は中心部が新たに覆われる効果よりも小さくなるためである。

以上の理由によって、反射体の上昇速度を一定とする限り、炉心燃料の燃焼による反応度低下を反射体の軸方向移動によって完全に補うことはできない。反応度の低下は熱出力の低下につながるので、時間とともに熱出力を一定に保つことができず、特に燃焼末期近くでは所定より小さい熱出力しか得られず、経済性の悪いプラントとなってしまう。

上記の燃焼による反応度変化の傾向は、炉心の設計により異なってくる。ただし、従来例で示したような、燃料の種類が濃縮ウランでなく、プルトニウムの場合であっても、また、運転期間によって左右される炉心長さと反射体長さの関係が上記従来例と異なり、反射体の長さが炉心よりも長い、または短い場合であっても、燃焼末期近くで全体の反応度が低下する傾向はおおむね不変であることがわかっている。

これを改善するための一つの方策は、反射体の引き上げ速度を時間とともに制御することである。しかし、これを制御することは制御装置の誤作動や故障による過度の反応度添加に基づく事故の可能性を生じさせる。これを回避するため、蒸気発生器への給水流量制御により、冷却材入口温度を変動させることで生じる反応度フィードバックを利用して、出力を一定に保つというものがある。すなわち、蒸気発生器の熱出力に応じて給水流量が制御され、二次冷却材、中間熱交換器、一次冷却材を通して、一次冷却材入口温度が制御される。この温度フィードバックにより、炉心出力を一定に保つものである（例えば、特許文献４参照）。
特許第２８３５１６１号公報特許第２８９２８２４号公報特許第３１２６５０２号公報特許第３１３１５１２号公報

上述した反射体制御方式の高速炉においては、蒸気発生器への給水流量制御で制御できる熱出力の範囲は限定されており、反射体のみによる反応度制御によって熱出力の変動範囲が小さく抑えられていることが前提である。これに対して、図２０に示したような反応度変化を有する長期運転の反射体制御方式の高速炉では、反応度の変化が末期で１％Δｋ／ｋにも及ぶため、これにより制御できる範囲を大幅に越えている。また、このような制御を行わず、反射体の上昇速度を制御する方式を取る場合においても、安全上の観点から、できるだけ制御が必要な期間と、制御する速度の範囲を小さく抑えることが肝要である。このためには、やはり反射体のみによる反応度制御によって熱出力の変動範囲が小さく抑えられていることが前提である。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、反射体の上昇速度の制御や給水流量の制御に頼ることなく、反射体制御による高速炉の反応度の時間変化を低減、特に、燃焼末期近くでの反応度低下や燃焼中期近くでの反応度上昇を抑制することにより、炉心全体の反応度を一定に保ち、熱出力が一定で運転効率の良い反射体制御方式の高速炉を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一つの態様は、液体金属の冷却材に浸された炉心の外側に設置された中性子反射体を上下方向に一定速度で移動させて炉心からの中性子の漏洩を調整することによって炉心の反応度を制御する反射体制御方式の高速炉において、前記炉心を軸方向で上部、中央部及び下部の３領域に区分した場合に、前記炉心を構成する燃料集合体の中央部の核分裂性物質割合、燃料スメア密度又は燃料径を、前記炉心の下部より小さくかつ前記炉心の上部より小さく設定すること、を特徴とする。
また、本発明の他の一つの態様は、液体金属の冷却材に浸された炉心の外側に設置された中性子反射体を上下方向に一定速度で移動させて炉心からの中性子の漏洩を調整することによって炉心の反応度を制御する反射体制御方式の高速炉において、前記炉心を軸方向で上部及び下部の２領域に区分した場合に、前記炉心を構成する燃料集合体の上部の核分裂性物質割合、燃料スメア密度もしくは燃料径を、前記炉心の下部より大きく設定するか、または、前記炉心を構成する燃料集合体の上部のマイナーアクチニド割合を前記炉心の下部よりも小さく設定すること、を特徴とする。

本発明に係る反射体制御方式の高速炉によれば、軸方向中央部の反射体微分反応度を低減することにより、燃料の燃焼による反応度変化を補償して原子炉の反応度を寿命期間中ほぼ一定に保ち、熱出力が一定で運転効率の良いプラントを得ることができる。

以下、本発明に係る反射体制御方式の高速炉を実施するための最良の形態について、図１乃至図１４を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態の反射体制御方式の高速炉を中心部から右半分のみ概略的に示し、図２は、図１における炉心２を拡大したものである。なお、図１において、図１５と同一部分には同一符号を付し、その部分の構成の説明は省略する。

炉心２は、図２に示されるように、軸方向に３領域に区分され、燃料の核分裂性物質（Ｕ濃縮度或いはＰｕ富化度）の割合を変化させた構成となっている。具体的には、炉心高さの１／８近辺から１／２近辺までの第２領域２ａの核分裂性物質割合を相対値として１．０とした場合、その下方部である第１領域２ｂおよび上方部である第３領域２ｃのそれぞれの割合を２０％増加させた、すなわち相対値として１．２０とした構成となっている。

図３は、運転期間中の中性子反射体９の移動を模式的に示したもので、反射体の上方への挿入度を炉心高さに対する相対割合で示すと、燃焼初期は約４０％、燃焼中期は７０％、燃焼末期は１００％となっており、反射体の移動速度は燃焼初期から末期まで一定としている。

図４は中性子反射体の挿入深さと反応度の関係を示すものである。炉心が軸方向に同一の核分裂性物質割合の燃料で構成されている従来例では、反射体反応度は英字のＳ字曲線となっており、特に燃焼末期では中性子反射体による反応度増加が鈍化している。一方、本実施の形態では燃焼初期から燃焼末期にかけて中性子反射体による反応度増加がほぼ一定となっていることが分かる。

これは図４に示すように、従来例においては炉心下端からの距離が１／１０ないし１／５近辺（上端までを１／１とする）の領域から１／２近辺までが大きな反応度増加を示しており、その領域に対応する炉心の核分裂性物質割合を低減することで反応度増加が抑制されるためである。

図５は、第１の実施の形態における運転期間中の反射体微分反応度（％ｄｋ／ｋｋ’／ｃｍ）を示したものである。従来例では反射体微分反応度は運転期間中の初期が大きく時間経過と共に小さくなる傾向にあるが、本実施の形態では燃焼初期から燃焼末期にかけての反射体移動による反射体微分反応度が平坦になっている。

これによって、反応度低下に基づく炉心熱出力の低下を抑制するため、蒸気流量制御や反射体移動速度の制御を緩和、あるいは不要とすることができ、簡素な運転で安全性も高く、効率も良い高速炉を提供することができる。

なお、本実施の形態では燃料を金属としたが、酸化物燃料や窒化物燃料などのセラミックスなど、どのような形態の燃料の場合でも同様な効果が得られる。
次に、本発明に係る反射体制御方式の高速炉の第２の実施の形態を図６を用いて説明する。図６は、図１における炉心２を拡大したものである。炉心２を軸方向に３領域に区分し、燃料の平均燃料密度（スメア密度）を変化させた構成となっている。この実施の形態の場合、燃料は酸化物燃料であり、上記各軸方向領域で燃料径は同一であるが、スメア密度を変化させて、第１の実施の形態と同様に核分裂性物質の量を変化させている。

具体的には、炉心高さの１／１０ないし１／５近辺から１／２近辺までの第２領域２ａの燃料スメア密度を相対値として１．０とした場合、その下方部である第1領域２ｂを２０％、且つ、その上方部である第３領域２ｃを２０％それぞれ増加させた、すなわち相対値として１．２０とした構成となっている。

これによって、第１の実施の形態と同様の効果があり、反応度低下に基づく炉心熱出力の低下を抑制するため、蒸気流量制御や反射体移動速度の制御を緩和、あるいは不要とすることができ、簡素な運転で安全性も高く、効率も良い高速炉を提供することができる。

次に、本発明に係る反射体制御方式の高速炉の第３の実施の形態を図７を用いて説明する。図７は、図１における炉心２を拡大したものであり、炉心を軸方向に３領域に区分し、燃料径を変化させた構成となっている。

具体的には、炉心高さの１／１０ないし１／５近辺から１／２近辺までの第２領域２ａの燃料径を相対値として１．０とした場合、その下方部である第１領域２ｂを１０％、且つ、その上方部である第３領域２ｃを１０％それぞれ増加させた、すなわち相対値として１．１０とした構成となっている。

この実施の形態の場合、燃料は酸化物燃料であり、上記各軸方向領域で燃料密度は同一であるが、燃料径を変化させて、第１の実施の形態と同様に核分裂性物質の量を変化させている。

これによって、第２の実施の形態と同様の効果があり、反応度低下に基づく炉心熱出力の低下を抑制するため、蒸気流量制御や反射体移動速度の制御を緩和、あるいは不要とすることができ、簡素な運転で安全性も高く、効率も良い高速炉を提供することができる。

次に、図８を用いて第４の実施の形態を説明する。図８は、図１における炉心２を拡大したものであり、炉心２を軸方向に6領域に区分し、燃料の核分裂性物質（U濃縮度或いはPu富化度）の割合を変化させた構成となっている。

具体的には、炉心下端から１／２近辺までの領域２dの核分裂性物質割合を相対値として１．０とした場合、その下方部である第1領域２eを２０％（相対値１．２０）、且つ、その上方部である第３領域２fを５％（相対値１．０５）、第４領域２gを１０％（相対値１．１０）、第５領域２hを２０％（相対値１．２０）、第６領域２iを２５％（相対値１．２５）と徐々に増加させた構成となっている。

図９は反射体の挿入深さと反応度の関係を従来例及び第１の実施の形態と比較して示すものである。炉心２が軸方向に同一の核分裂性物質割合の燃料で構成されている従来例では、反射体反応度は英字のＳ字曲線となっており、特に燃焼末期では反射体による反応度増加が鈍化している。一方、本実施の形態では燃焼初期から燃焼末期にかけて反射体による反応度増加がほぼ一定となっている。第１の実施の形態と比べると、わずかであるが、反応度増加割合がより一定となっていることが分かる。

図１０は従来例及び第１の実施の形態と比較して運転期間中の反射体微分反応度（％ｄｋ／ｋｋ’／ｃｍ）を示したものである。従来例では反射体微分反応度は運転期間中の初期が大きく時間経過と共に小さくなる傾向にあるが、本実施の形態により燃焼初期から燃焼末期にかけての反射体移動による反射体微分反応度が平坦になっている。

第１の実施の形態と比べると、反射体微分反応度がより一定となっていることが分かる。

このように、第１の実施の形態よりも反応度増加割合あるいは反射体微分反応度がさらに改善されているのは、より核分裂性物質割合の分布を細かくすることで、反射体移動による反応度増加割合あるいは反射体微分反応度の変化を補償できるためである。

次に、本発明に係る反射体制御方式の高速炉の第５の実施の形態を図１１を用いて説明する。図１１は、図１における炉心２を拡大したものであり、炉心２を軸方向に２領域に区分し、燃料の核分裂性物質（Ｕ濃縮度或いはＰｕ富化度）の割合を変化させた構成となっている。

具体的には、炉心下端から炉心高さの１／２近辺までの第1領域２ｊの核分裂性物質割合を相対値として１．０とした場合、その上方部である第２領域２ｋを１０％増加させた、すなわち相対値として１．１０とした構成となっている。

図１３は第５の実施の形態における反射体の挿入深さと反応度の関係を示すものである。本実施の形態では燃焼初期から燃焼中期にかけて、また、燃焼中期から燃焼末期にかけて反射体による反応度増加がほぼ一定となっていることが分かる。

図１４は第５の実施の形態における運転期間中の反射体微分反応度（％ｄｋ／ｋｋ’／ｃｍ）を示したものである。第５の実施の形態により燃焼初期から燃焼末期にかけての反射体移動による反射体微分反応度が従来例に比べて平坦になっている。

第１の実施の形態と比べると、第１の実施の形態において核分裂性物質割合を増加させている炉心下端からの距離が１／８近辺（上端までを１／１とする）の領域を設けておらず、簡素化はされているが、その分だけ、反射体反応度増加の抑制度合いが小さくなっている。

これによって、第１の実施の形態と同様、反応度低下に基づく炉心熱出力の低下を抑制するため、蒸気流量制御や反射体移動速度の制御を緩和、あるいは不要とすることができ、簡素な運転で安全性も高く、効率も良い高速炉を提供することができる。

次に、本発明に係る反射体制御方式の高速炉の第６の実施の形態を図１２を用いて説明する。図１２は、図１における炉心２を拡大したものであり、炉心を軸方向に２領域に分割し、マイナーアクチニドの割合を変化させた構成となっている。

具体的には、炉心下端から炉心高さの１／２近辺までの第１領域２jにおいて、燃料中のマイナーアクチニドＮｐ-２３８（ネプツニウム-２３８）の割合を０．０３（３．０重量％）とし、その上方部である第２領域２ｋではその割合をゼロとした構成となっている。なお、核分裂性物質割合はどの領域も同一である。

図１３は第６の実施の形態における反射体の挿入深さと反応度の関係を示すものである。本実施の形態では燃焼初期から燃焼中期にかけて、また、燃焼中期から燃焼末期にかけて反射体による反応度増加がほぼ一定となっていることが分かる。

図１４は第６の実施の形態における運転期間中の反射体微分反応度（％ｄｋ／ｋｋ’／ｃｍ）を示したものである。本実施の形態により燃焼初期から燃焼末期にかけての反射体移動による反射体微分反応度が従来例に比べて平坦になっている。

図１３、図１４からわかるように、第５の実施の形態と同様な効果が得られていることがわかる。これはマイナーアクチニドが中性子捕獲断面積が大きく、核分裂性物質の割合を低減したと同様な効果を有するためである。

これによって、第５の実施の形態と同様、反応度低下に基づく炉心熱出力の低下を抑制するため、蒸気流量制御や反射体移動速度の制御を緩和、あるいは不要とすることができ、簡素な運転で安全性も高く、効率も良い高速炉を提供することができる。

なお、領域ごとにマイナーアクチニドの割合をさらに分割して、上方ほどその割合を低減することによりさらに大きな効果が得られることはいうまでもない。

本発明の第１の実施の形態の高速炉の構成を示す右半分の縦断面図。図１の高速炉における炉心の核分裂性物質軸方向分布を示す説明図。図１の高速炉における運転期間中の反射体の動きを示す説明図。図１の高速炉における反射体挿入深さと反射体反応度の関係を示すグラフ。図１の高速炉における運転期間と反射体微分反応度の関係を示すグラフ。本発明の第２の実施の形態の高速炉における炉心の燃料スメア密度軸方向分布を示す説明図。本発明の第３の実施の形態の高速炉における炉心の燃料径軸方向分布を示す説明図。本発明の第４の実施の形態の高速炉における炉心の核分裂性物質軸方向分布を示す説明図。図８の高速炉における反射体挿入深さと反射体反応度の関係を示すグラフ。図８の高速炉における運転期間と反射体微分反応度の関係を示すグラフ。本発明の第５の実施の形態の高速炉における炉心の核分裂性物質軸方向分布を示す説明図。本発明の第６の実施の形態の高速炉における炉心のマイナーアクチニド軸方向分布を示す説明図。図１１及び１２の高速炉における反射体挿入深さと反射体反応度の関係を示すグラフ。図１１及び１２の高速炉における運転期間と反射体微分反応度の関係を示すグラフ。従来の高速炉の構造を示す右半分の縦断面図。従来の高速炉の構造を示す水平断面図。従来の高速炉の燃料集合体の構造を示す縦断面図。従来の高速炉における炉心の核分裂性物質軸方向分布を示す説明図。反射体制御方式の高速炉主要仕様例を示す表。従来の高速炉における運転期間と反応度の関係を示すグラフ。従来の高速炉における反射体挿入深さと反射体反応度の関係を示すグラフ。

符号の説明

１…原子炉容器、２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈ、２ｉ、２ｊ、２ｋ、３０…炉心、３…中性子遮蔽体、４…冷却材、４a…冷却材液面、５…燃料集合体、６…中性子吸収棒用のチャンネル、７…炉心バレル、８…隔壁、９…中性子反射体、１０…中性子反射体の移動領域、１１…中性子遮蔽棒、１２…ガードベッセル、１３…ラッパ管、１４…燃料ピン、１４ａ…燃料部、１４ｂ…プレナム部、１５ａ…上部中性子遮蔽体、１５ｂ…下部中性子遮蔽体、１６…エントランスノズル、１７…炉心支持体、１８…冷却材入口孔、１９…冷却材出口孔、２０…駆動棒、２１…遮蔽プラグ、２２…駆動装置、２３…カバーガス空間、２４…キャビティ

Claims

液体金属の冷却材に浸された炉心の外側に設置された中性子反射体を上下方向に一定速度で移動させて炉心からの中性子の漏洩を調整することによって炉心の反応度を制御する反射体制御方式の高速炉において、
前記炉心を軸方向で上部、中央部及び下部の３領域に区分した場合に、前記炉心を構成する燃料集合体の中央部の核分裂性物質割合、燃料スメア密度又は燃料径を、前記炉心の下部より小さくかつ前記炉心の上部より小さく設定すること、を特徴とする反射体制御方式の高速炉。
前記炉心の中央部を、前記炉心下端から炉心高さの略１／１０ないし略１／５から略１／２までの領域とすること、を特徴とする請求項１記載の反射体制御方式の高速炉。
液体金属の冷却材に浸された炉心の外側に設置された中性子反射体を上下方向に一定速度で移動させて炉心からの中性子の漏洩を調整することによって炉心の反応度を制御する反射体制御方式の高速炉において、
前記炉心を軸方向で上部及び下部の２領域に区分した場合に、前記炉心を構成する燃料集合体の上部の核分裂性物質割合、燃料スメア密度もしくは燃料径を、前記炉心の下部より大きく設定するか、または、前記炉心を構成する燃料集合体の上部のマイナーアクチニド割合を前記炉心の下部よりも小さく設定すること、を特徴とする反射体制御方式の高速炉。
前記炉心の上部及び下部の領域の境界位置が炉心高さの中央よりも高い位置であることを特徴とする請求項３に記載の反射体制御方式の高速炉。
前記マイナーアクチニドがネプツニウム及びアメリシウムのいずれか一方であること、を特徴とする請求項３記載の反射体制御方式の高速炉。