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Stepwise evolution of fuel assembly design toward a sustainable fuel cycle with hard neutron spectrum light water reactors

持続的核燃料サイクルの確立に向けた水冷却高速炉炉心燃料設計の進化構想

内川 貞夫; 大久保 努; 中野 佳洋

Uchikawa, Sadao; Okubo, Tsutomu; Nakano, Yoshihiro

水冷却高速炉FLWRは、発電炉としての経験・実績が豊富な軽水炉技術に立脚したBWRタイプの原子炉であり、今後の核燃料サイクル技術の進歩やインフラ整備の進展に対応して、同一炉心構成のもとで燃料集合体の仕様を段階的に進化させることにより柔軟かつ高度なプルトニウム利用を目指している。本研究では、MOX燃料棒と濃縮UO$$_{2}$$燃料棒を集合体内で非均質(アイランド型)に配置してボイド反応度特性を制御する燃料集合体として提案したFLWR/MIX設計概念に基づき、軽水炉サイクル時代から将来の高速炉サイクル時代への進展に対応したFLWRの炉心燃料設計概念を3つのフェーズに分けて構築し、その炉心性能と技術的成立性を評価した。

An advanced LWR with hard neutron spectrum, named FLWR, aims at efficient and flexible utilization of nuclear resources by evolving its fuel assembly design under the same core configuration, mainly corresponding to available fuel cycle technologies and related infrastructures. The paper summarizes an evolution process of the FLWR fuel assembly design toward a sustainable fuel cycle by dividing the reactor operation into three stages, that is, the one based on the current LWR MOX fuel cycle infrastructure such as reprocessing of UO$$_{2}$$ spent fuel and fabrication of MOX fuel, the one for transitioning from the LWR fuel cycle to the FR fuel cycle, and the one based on the FR fuel cycle infrastructures such as MOX spent fuel reprocessing.

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