研究成果概要:原子炉冷却材に超臨界圧水を用い、軽水炉発電技術の経済性の飛躍的な向上が可能なスーパー高速炉のさらなる性能向上のため、新たな炉内流動を検討し、その流動が炉心の核的及び熱的な特性に及ぼす影響を明らかにした。炉心の下部と上部の中間に、超...原子炉冷却材に超臨界圧水を用い、軽水炉発電技術の経済性の飛躍的な向上が可能なスーパー高速炉のさらなる性能向上のため、新たな炉内流動を検討し、その流動が炉心の核的及び熱的な特性に及ぼす影響を明らかにした。その結果、全発熱長240cmの炉心に対し、炉心下部より130cmの高さ位置に混合部を設ける設計で最も炉心出口温度が高くなり、従来設計に比べて50°C以上高い、554°Cを達成する炉心概念を示すことができた。研究成果概要:原子炉冷却材に超臨界圧水を用い、軽水炉発電技術の経済性の飛躍的な向上が可能なスーパー高速炉は、高温高圧のため燃料被覆管に既存軽水炉のジルカロイが使えない。本研究では、高温のナトリウム冷却高速炉用に開発されたODSフェライト鋼および...原子炉冷却材に超臨界圧水を用い、軽水炉発電技術の経済性の飛躍的な向上が可能なスーパー高速炉は、高温高圧のため燃料被覆管に既存軽水炉のジルカロイが使えない。本研究では、高温のナトリウム冷却高速炉用に開発されたODSフェライト鋼および軽水炉の事故耐性燃料の候補として検討されているSiCを燃料被覆管としてスーパー高速炉用燃料棒に用いる課題を明らかにするために、軽水炉燃料棒ふるまい解析コードFEMAXI-7を用いてふるまい解析を行った。いずれの候補材料も通常運転時は優れた強度のため良好なふるまいを示したが、応力緩和効果が小さいため、出力過渡時の健全性をさらに検討する必要があることが明らかになった。研究成果概要:原子炉過酷事故時の核燃料の溶融とそれに伴う発熱やガス発生及び周辺構造物との相変化(溶融・凝固)を伴う溶融物の流動(対流、層化)、構造物との相互作用(アブレーション)現象は複雑であり、経験式を多用する従来の手法では正確に予測できない...原子炉過酷事故時の核燃料の溶融とそれに伴う発熱やガス発生及び周辺構造物との相変化(溶融・凝固)を伴う溶融物の流動(対流、層化)、構造物との相互作用(アブレーション)現象は複雑であり、経験式を多用する従来の手法では正確に予測できない。本研究では、溶融物と金属容器プレナム構造の相互作用を機構論的に解析可能なMPS法を開発するために、MPS法によるアブレーション現象の解析手法の高度化を図った。溶融物によるアブレーションに関する実験データが豊富なコア・コンクリート反応実験(MCCI実験)のデータによるMPS法の検証計算を行い、従来用いられていた調整パラメータを使用せずに実験結果を精度よく予測することに成功した。機構論的に解析できるラグランジュ法に基づくMPS法を用いて炉心溶融物spreading挙動の理解を深めた。実験の解析の結果、重力/粘性支配の流動において、流動先端に形成されるクラストと流動の固液相互作用の結果、クラストが次第に発達し、やがてバルク流動をせき止めて流動停止に至る機構が明らかになった。これらの新知見を学術論文誌に発表した。(LOCA)時ふるまいの違いを明らかにした。原子力国際機関(IAEA)が、各国の燃料ふるまい解析コードを用いたFeCrAl-ODS被覆燃料のLOCA時のふるまい解析のベンチマークを実施し、研究者(早大)は日本を代表して同国際ベンチマークにも参加し、研究成果を共有した。通常運転時とLOCA時の両ケースの解析に成功したのは参加した5カ国のうち、米国と日本(早大)の2カ国のみで、日本の優れた研究力の発信にも貢献した。