報告書番号

L07

タイトル（和文）

ナトリウム冷却高速炉用革新的プレートＳＧの開発

タイトル（英文）

Development of an innovative plate-type SG for sodium cooled fast reactor

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

ナトリウム冷却の高速炉（LMFR）の蒸気発生器（SG）では、ナトリウム（Na）・水反応事故影響緩和策として、２次冷却系やNa・水反応対策設備が設けられ、これがLMFR建設コストを上昇させている要因の一つとなっている。そこで、それらの設備を不要にできる可能性のあるプレートフィン型SGを提案した。
熱交換器としてのコンパクト性、製作性、LMFRの使用環境での構造健全性、Na・水反応事故に至る前の片側リーク検出の可否などを評価した。その結果、
ヘリカルコイル２重管型熱交換器に比べ60%の体積に収まることが判った。また、高速炉のSG材料として有望視されている改良9Cr1Mo鋼を対象とし、最適条件を見出し、また伝熱管プレートを積層するためのろう付け材・手法の選定を行い、SG部分モデルの試作を通してその製作性を確認した。熱応力解析によりLMFRの使用環境での構造健全性を確認した。また、起動停止を想定した繰り返し応力によるき裂進展解析の結果、Na-水反応事故に至る前に、片層破損を検出する十分な時間的余裕を持つことを明らかにした。本SGを利用して、２次系削除プラントを構築する場合の要求条件を整理した。その結果、今後仮想事故による影響等の検討は必要なものの、大きな障害となる恐れのある課題はないことを確認した。また、コスト削減効果は、Na取扱いエリアの縮小を考慮に入れると約8.5％と推定された。 以上により、その基本的な成立性を確認した。

概要 （英文）

The concept of an innovative plate type SG for sodium cooled fast reactor fabricated by using the Hot Isostatic Pressing (HIP) method was proposed. The heat transfer plate, which is assembled with rectangular tubes and is fabricated by HIP method, is surrounded by leakage detection spaces. It is possible to apply it to both the pool type and the loop type LMFR. The feasibility was evaluated as follows.
(1)It has found that the volume of the innovative plate type SG becomes 60% of the helical coil double-wall tube type SG by the sizing estimation study.
(2)The optimum conditions of HIP for the modified 9Cr1Mo steel expected as a primary candidate of the SG material of the LMFR were found by the Hip tests, tensile tests. As a result, the optimum condition was found. A solder was selected as a joining material to laminate the heat transfer tube plates. The construction feasibility was confirmed through the SG partial model's trial manufacturing.
(3)The structural integrity under the system condition of LMFR was confirmed by the thermal stress analysis. The leakage detection groove for the one side breakage detection is set up in the proposed SG concept. As a result of the crack extension analysis under the repetition stress that assumes start/stop of reactor, it was clarified that there is enough time to detect the one-side breakage before the sodium water reaction accident happens.
The requirements of the eliminating of the secondary system by using this SG were arranged. As a result, The problem that becomes a big hurdle has not been extracted though it is necessary to confirm some issues.. When the reduction of the Na handling area was taken into consideration, the effect of the cost reduction was estimated to be about 8.5%. Therefore, the prospect of the development of compact SG for small LMFR that has a possibility of the elimination of the secondary system was able to be obtained.

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