ウラン-10ジルコニウム合金燃料を搭載した鉛ベースのモジュラー原子力炉コアの概念設計の最適化

第4世代の原子力エネルギーシステムの炉型の1つとして、鉛高速炉は冷却材の安定した化学特性と燃料の拡散特性により、安全性と経済性に優れています。原子力プラントのために設計されたモジュラー原子力高速炉は、さらに炉の経済性を向上させることができます。本論文では、ウラン合金燃料を搭載した異なる出力レベルの鉛ベースのモジュラー原子炉の概念設計を検討しました。炉心のサイズが一定のレベルに達すると、特定の炉寿命（例：2000EFPD）の下で炉心のサイズが増加するため、拡散性能が非常に高くなり、炉寿命の終わりには、炉心にはまだ大きな残余反応度が残っていることがわかりました。現在の炉寿命中に、炉の拡散の利点を完全に発揮することはできません。この現象に基づき、本論文ではウラン合金燃料を搭載した鉛ベースのモジュラー原子力炉コアの概念設計を最適化し、コアの出力レベルと寿命に基づいて適切なロッド対直径比および燃料の有効密度を選択することを提案しました。ユニット体積あたりのウランと235Uの量を調整することで、コアの拡散性能を出力レベルとコアの寿命に合わせて変更できます。これにより、寿命期間中のコアの反応度は変化せず、反応度制御の難易度を軽減するだけでなく、コアの拡散性能を最大限に活用することができます。同時に、合理的なロッド対直径比は、熱および水力安全性の分析に対する安全性と設計余裕を提供し、コアの経済性と安全性を効果的に向上させます。