報告書番号

L13005

タイトル（和文）

事故耐性の高い軽水炉用制御棒概念の構築

タイトル（英文）

A Concept of Accident Tolerant Control Rod for Light Water Reactors

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

通常の炉停止時だけでなく、過酷事故時においても未臨界を確保する新たな事故耐性の高い制御棒（ATCR）概念を構築した。本制御棒には、以下の特性を満足する代替制御材が用いられる。すなわち、①高い中性子吸収効果を有する、②急速なジルカロイ酸化反応が生じる1200℃よりも高温の融点や共晶温度を有する、および③溶融固化燃料物質と混和し共存する。
上記特性を満足する候補物質の制御棒価値を解析したところ、サマリア（Sm2O3）ユーロピア（Eu2O3）、ガドリ二ア（Gd2O3）、ディスプロシア（Dy2O3）および、それらとハフ二ア（HfO2）の混合物が有望であることが分かった。
ATCRを現行軽水炉に適用するため、制御棒の先端部には従来材（B4CやHf、Ag-In-Cd合金）を装荷し、炉心通常運転への影響を最小化した。この結果、ATCR材はほとんど損耗しないため、長期に渡って再利用可能と考えられる。

概要 （英文）

A novel concept of accident tolerant control rod (ATCR) was constructed to ensure subcritical conditions in the course of severe accidents as well as normal shutdown of light water reactors. In this concept alternative absorber materials with the following properties are adopted: high neutron absorption effect, higher melting or eutectic temperature than 1200C where rapid zircaloy oxidation occurs, and high miscibility with molten and solidified fuel materials. The control rod reactivity analysis of the ATCR candidate materials revealed that samaria (Sm2O3), europia (Eu2O3), gadolinia (Gd2O3), dysprosia (Dy2O3) and their mixtures with hafnia (HfO2) are promising.
To apply the ATCR to current LWRs, the tip of CR is loaded with the conventional absorber materials, such as B4C, Hf and Ag-In-Cd alloy. This design minimizes the influence of ATCR introduction on reactor operation conditions. Since the ATCR absorber material is hardly consumed during operations, it may be reused for a long term.

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