原子力システム研究開発事業

平成17〜19年度採択課題事後評価の結果

原子力システム研究開発事業 −特別推進分野−
事後評価総合所見

評価の概略
研究開発課題名(研究機関名):
燃料取扱い系システムの開発
(日本原子力発電株式会社)
研究期間及び予算額:平成18年度〜平成21年度(4年計画) 1,695,604千円
項目 要約
1.研究開発の概要  本事業では、コンパクト化された原子炉容器に適合し、高発熱のTRU燃料を安全かつ効率的に取扱える簡素化された燃料取扱いシステムの開発を目的に、以下の項目について開発を実施する。

(1)スリット付き炉上部機構に適用可能な燃料交換機の開発
 本研究開発項目では、スリット付き炉上部機構に適用でき、燃料交換時間の短縮等の性能・機能要件を満足する燃料交換機の開発を目的とする。現在、燃料交換機概念としては2種類(マニプレータ式燃料交換機及びパンタグラフ式燃料交換機)が高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研究において提案されているが、これらを基本性能(機能)及び異常時対応性、保守・補修性等の観点で検討を行い、その結果を比較評価して基本構造の絞り込みを行う。選定した燃料交換機について実規模大の試験装置を製作し、剛性、作動性等の試験を実施して実機適用性評価・まとめを行う。

(2)燃料集合体を2体同時移送可能なナトリウムポットの開発
 本研究開発項目では、燃料交換時間の短縮によりプラント稼働率向上を図るため、使用済燃料集合体を2体収納し移送可能なナトリウムポットの開発を目的とする。ナトリウムポットは、移送停止等の異常状態において空気流の間接冷却により、燃料温度を制限値以内に維持することが要求される。ポットは、フィン付形状としているが、熱伝達経路が複雑であるため伝熱特性を評価するための基礎データを取得し、ポット全体の除熱性能を試験により確認する。

(3)使用済燃料の直接水プール貯蔵に適用する燃料洗浄システムの開発
 本研究開発項目では、使用済燃料の水プール貯蔵のために実施する付着ナトリウムの洗浄方式を簡素化し、液体廃棄物量の削減を図れるアルゴンガスを用いた乾式洗浄システムの開発を目的とする。洗浄対象の燃料集合体は、溶融燃料排出用の内部ダクトを有しており、内部ダクト内ナトリウム排出性能と内部ダクトを有する燃料集合体内の洗浄ガスの流動及び付着ナトリウムの除去性能等を試験により確認する。

(4)TRU燃料輸送時の除熱技術の開発
 本研究開発項目では、崩壊熱量が大きいTRU新燃料を、安全かつ効率的に輸送できるキャスクの構造概念を開発することを目的とする。キャスク概念の検討としては、冷媒としてヘリウムを用いた概念を設計し、また液体冷媒を用いた概念についても設計を行う。液体冷媒については、新燃料(1〜3kW/体の範囲)5〜10体程度の輸送を満足できる冷媒液体を調査、検討し、新燃料輸送キャスクの概念検討、燃料集合体温度解析を行うとともに設計データの取得を行う。

2.総合評価 A  コンパクトな原子炉容器への適用とマイナーアクチノイド含有量が多い高発熱燃料の交換・輸送効率向上に向けた燃料取り扱いシステム開発に関し、実用化に向け各研究課題において定量的な基礎データベースの構築がなされるとともに新しい提案もなされ、当初目標が達成されたものと評価できる。燃料交換機の開発においては、実寸大の試験体を用いた動作試験を行い、実機成立性の見込みを確認しており、優れた成果が得られた。2集合体ポットの開発においては、案内管内筒へのナトリウム付着に伴う輻射率の低下に対する対策として、直接冷却方法を採用することで当初目標を達成できる見通しを得た。燃料洗浄システムの開発については、実験データに基づいて残留ナトリウム量を評価し、全体システムと整合がとれるコンパクトな洗浄システム成立性の見通しを得た。TRU燃料キャスクの開発においては、燃料集合体温度解析結果に基づいてヘリウムキャスクの有効性を定量的に示すとともに、水キャスクの可能性についても発熱量と収容可能な燃料体数を評価しており、概念設計に向けた貴重な成果が得られたものと評価できる。
S)優れた成果を挙げ、実用化に向けた研究開発の進展に貢献した。
A)相応の成果を挙げ、実用化に向けた研究開発に反映した。
B)相応の成果を挙げているが、一部の成果は得られておらず、その合理的な理由が説明されていない。
C)一部についてのみ相応の成果を挙げている。
D)成果の多くが得られていない。

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