JP7011542B2 - 高速炉の炉心 - Google Patents
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Description
金属燃料を装荷した炉心燃料集合体が炉心径方向の中央領域に配置された炉心燃料領域と、
他の金属燃料を装荷したブランケット燃料集合体が前記炉心燃料領域の内部に周回配置された内部ブランケット燃料領域と、
前記ブランケット燃料集合体が前記炉心燃料領域の外周に周回配置された外周ブランケット燃料領域とを有し、
前記金属燃料は、UとPuとZrとの合金、またはUとPuとPu以外の超ウラン元素(TRU)とZrとの合金からなり、
前記他の金属燃料は、UとZrとの合金からなり、
前記他の金属燃料のZr含有率が、前記金属燃料のZr含有率よりも低いことを特徴とする高速炉の炉心、を提供するものである。
(i)前記内部ブランケット燃料領域は、前記炉心径方向の内側に周回配置された第1内部ブランケット燃料領域と、前記炉心径方向の外側に周回配置された第2内部ブランケット燃料領域とから構成される。
(ii)前記金属燃料のZr含有率が10質量%であり、前記他の金属燃料のZr含有率が6質量%である。
(iii)前記炉心は、中性子吸収材を装荷した制御棒集合体を更に有し、
前記制御棒集合体は、前記炉心燃料領域の内部に配置され、前記内部ブランケット燃料領域の周回上に配置されていない。
(iv)前記ブランケット燃料集合体を構成する燃料要素の直径が、前記炉心燃料集合体を構成する燃料要素の直径よりも大きい。
(v)前記外周ブランケット燃料領域の前記ブランケット燃料集合体を構成する各燃料要素の直径が、前記内部ブランケット燃料領域の前記ブランケット燃料集合体を構成する各燃料要素の直径よりも大きい。
(vi)前記炉心燃料集合体は、装荷された前記金属燃料の炉心軸方向の鉛直上方に前記他の金属燃料からなる軸方向上方ブランケット燃料が更に装荷され、装荷された前記金属燃料の前記炉心軸方向の鉛直下方に前記他の金属燃料からなる軸方向下方ブランケット燃料が更に装荷されている。
(vii)前記ブランケット燃料集合体を構成する燃料要素に装填された前記他の金属燃料の前記炉心軸方向の長さが、前記炉心燃料集合体を構成する燃料要素に装填された前記金属燃料および前記軸方向下方ブランケット燃料の前記炉心軸方向の合計長さよりも短い。
(viii)前記炉心は、
前記炉心燃料領域、前記内部ブランケット燃料領域および前記外周ブランケット燃料領域の炉心軸方向の鉛直上方に中性子遮蔽体が封鎖配置された軸方向上部遮蔽体領域と、
前記炉心燃料領域、前記内部ブランケット燃料領域および前記外周ブランケット燃料領域の前記炉心軸方向の鉛直下方に中性子遮蔽体が封鎖配置された軸方向下部遮蔽体領域と、
前記外周ブランケット燃料領域の前記炉心径方向の外周に中性子遮蔽体が周回配置された径方向遮蔽体領域とを更に有する。
前述したように、増殖比を増大させるためにブランケット燃料要素の大径化や燃料集合体数の増加を単純に行おうとすると、炉心燃料組成および炉心外形サイズをはじめとして、ほとんど全ての項目の再設計が必要となり、コスト増の要因となる。特に、炉心外形サイズの大型化は、炉心を収容する原子炉容器および冷却系統機器の大型化につながることから、大幅なコスト増を招く可能性が高い。
図1は、本発明に係る高速炉の炉心の一例を示す水平断面図(1/2領域)である。図1に示したように、本発明に係る高速炉の炉心100は、炉心径方向の中央領域に金属燃料を装荷した炉心燃料集合体110が集合配置された炉心燃料領域110aを有し、炉心燃料領域110aの内部に他の金属燃料を装荷したブランケット燃料集合体120が周回配置された内部ブランケット燃料領域120aを有し、炉心燃料領域110aの外周にブランケット燃料集合体120が周回配置された外周ブランケット燃料領域120dを有し、外周ブランケット燃料領域120dの外周に中性子遮蔽体130が周回配置された径方向遮蔽体領域130aを有する。
第2実施形態は、先の第1実施形態に対して、ブランケット燃料集合体の構成において異なり、他を同じとするものである。よって、第2実施形態におけるブランケット燃料集合体の構成についてのみ説明する。
第3実施形態は、先の第1実施形態、第2実施形態に対して、ブランケット燃料集合体の構成において異なり、他を同じとするものである。よって、第3実施形態におけるブランケット燃料集合体の構成についてのみ説明する。
120…ブランケット燃料集合体、120a…内部ブランケット燃料領域、
120b…第1内部ブランケット燃料領域、120c…第2内部ブランケット燃料領域、
120d…外周ブランケット燃料領域、
130…中性子遮蔽体、130a…径方向遮蔽体領域、
130b…軸方向下部遮蔽体領域、130c…軸方向上部遮蔽体領域、
10…燃料要素、11…被覆管、
12…軸方向下部ブランケット燃料、12a…軸方向下部ブランケット燃料領域、
13…炉心燃料、13a…炉心燃料領域、
14…軸方向上部ブランケット燃料、14a…軸方向上部ブランケット燃料領域、
15…上部ガスプレナム、15a…上部ガスプレナム領域、
16…下部端栓、17…上部端栓、
20…燃料要素、22…ブランケット燃料、22a…ブランケット燃料領域、
25…上部ガスプレナム、25a…上部ガスプレナム領域。
Claims (9)
- 高速炉の炉心であって、前記炉心は、
金属燃料を装荷した炉心燃料集合体が炉心径方向の中央領域に集合配置された炉心燃料領域と、
他の金属燃料を装荷したブランケット燃料集合体が前記炉心燃料領域の内部に周回配置された内部ブランケット燃料領域と、
前記ブランケット燃料集合体が前記炉心燃料領域の外周に周回配置された外周ブランケット燃料領域とを有し、
前記金属燃料は、UとPuとZrとの合金、またはUとPuとPu以外の超ウラン元素とZrとの合金からなり、
前記他の金属燃料は、UとZrとの合金からなり、
前記他の金属燃料のZr含有率が、前記金属燃料のZr含有率よりも低いことを特徴とする高速炉の炉心。 - 請求項1に記載の高速炉の炉心において、
前記内部ブランケット燃料領域は、前記炉心径方向の内側に配置された第1内部ブランケット燃料領域と、前記炉心径方向の外側に配置された第2内部ブランケット燃料領域とから構成されることを特徴とする高速炉の炉心。 - 請求項1または請求項2に記載の高速炉の炉心において、
前記金属燃料のZr含有率が10質量%であり、前記他の金属燃料のZr含有率が6質量%であることを特徴とする高速炉の炉心。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の高速炉の炉心において、
前記炉心は、中性子吸収材を装荷した制御棒集合体を更に有し、
前記制御棒集合体は、前記炉心燃料領域の内部に配置され、前記内部ブランケット燃料領域の周回上に配置されていないことを特徴とする高速炉の炉心。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の高速炉の炉心において、
前記ブランケット燃料集合体を構成する燃料要素の直径が、前記炉心燃料集合体を構成する燃料要素の直径よりも大きいことを特徴とする高速炉の炉心。 - 請求項5に記載の高速炉の炉心において、
前記外周ブランケット燃料領域の前記ブランケット燃料集合体を構成する燃料要素の直径が、前記内部ブランケット燃料領域の前記ブランケット燃料集合体を構成する燃料要素の直径よりも大きいことを特徴とする高速炉の炉心。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の高速炉の炉心において、
前記炉心燃料集合体は、装荷された前記金属燃料の炉心軸方向の鉛直上方に前記他の金属燃料からなる軸方向上方ブランケット燃料が更に装荷され、装荷された前記金属燃料の前記炉心軸方向の鉛直下方に前記他の金属燃料からなる軸方向下方ブランケット燃料が更に装荷されていることを特徴とする高速炉の炉心。 - 請求項7に記載の高速炉の炉心において、
前記ブランケット燃料集合体を構成する燃料要素に装填された前記他の金属燃料の前記炉心軸方向の長さが、前記炉心燃料集合体を構成する燃料要素に装填された前記金属燃料および前記軸方向下方ブランケット燃料の前記炉心軸方向の合計長さよりも短いことを特徴とする高速炉の炉心。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の高速炉の炉心において、
前記炉心は、
前記炉心燃料領域、前記内部ブランケット燃料領域および前記外周ブランケット燃料領域の炉心軸方向の鉛直上方に中性子遮蔽体が封鎖配置された軸方向上部遮蔽体領域と、
前記炉心燃料領域、前記内部ブランケット燃料領域および前記外周ブランケット燃料領域の前記炉心軸方向の鉛直下方に中性子遮蔽体が封鎖配置された軸方向下部遮蔽体領域と、
前記外周ブランケット燃料領域の前記炉心径方向の外周に中性子遮蔽体が周回配置された径方向遮蔽体領域とを更に有することを特徴とする高速炉の炉心。
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