令和7年9月博士課程修了予定者論文発表会 原子核工学コース
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| 令和7年6月18日（水） ゼロカーボンエネルギー研究所
北2号館6階会議室 |
開始時刻／
終了時刻 |
発表者氏名 |
指導教員 |
論 文 題 目 |
16：00
18：00 |
Xucheng
Zhao |
小原 徹 |
Design Concept of Innovative Rotational Fuel-Shuffling Breed-and-Burn Fast Reactor Using Metallic Fuel and LBE Coolant |
This dissertation investigates the feasibility and performance of innovative fast reactor design employing the Rotational Fuel-shuffling Breed-and-Burn strategy, metallic U-2Zr fuel, and lead-bismuth eutectic coolant. The study was divided into two main parts: equilibrium core analysis and startup core design.
In the first part, a reference core design based on Westinghouse LFR was adopted for the equilibrium core, operating at 750MW and 400MW. Burnup simulations using SERPENT showed that equilibrium could be reached with an average discharge burnup of 270MWd/kgHM, though DPA levels slightly exceeded the 650 limitation. Shutdown margin analysis confirmed that three independent control rod systems could ensure over 26$ of reactivity worth, maintaining core safety. Thermal-hydraulic simulations performed using COMSOL showed that a coolant velocity of 2 m/s was inadequate for the 750 MW case. However, increasing the velocity to 3.8 m/s permitted sufficient heat removal in both power settings.
The second part of the study focused on developing a viable startup core strategy under the same geometric and material conditions. A “BASE” uranium enrichment was derived from infinite geometry calculations, and five optimization strategies were evaluated. The proposed “Push-Back” approach maintained high-reactivity assemblies in high neutron importance regions, allowing two typical cases to reach criticality with controlled reactivity peaks and adequate excess reactivity. Shutdown margin evaluations showed over 16 $ available in both cases. Thermal-hydraulic results indicated that a 750 MW thermal power setting required a 3.8m/s flow rate, while a 400 MW power setting could be adequately cooled at 2m/s with adjusted power levels.
In summary, this research confirms the feasibility of the RFBB concept in both equilibrium and startup phases and highlights its potential as a sustainable and resource-efficient solution for future nuclear energy systems. |
| 令和7年７月１日（火） ゼロカーボンエネルギー研究所
北1号館1階会議室 |
開始時刻／
終了時刻 |
発表者氏名 |
指導教員 |
論 文 題 目 |
10：00
12：00 |
小山 幹一 |
木倉 宏成 |
使用済核燃料輸送物に対する高密度エネルギーデバイスを使用した妨害破壊行為に関する放射線影響の研究
|
核燃料物質の輸送のセキュリティ体制の確立は核燃料サイクルの確立における必要条件である．しかし，昨今の世界情勢からセキュリティの範囲での想定を超えた脅威による施設や核燃料輸送物の破壊というシナリオへの対能力の獲得についての検討を行う必要性が生じ始めている．そこで本論文ではこのような脅威への対応能力獲得の第一歩となる核燃料輸送物，特に使用済核燃料に対する妨害破壊行為において高い貫通力を有する対戦車ロケットに代表される高密度エネルギーデバイス（HEDDs）が使用された際の放射線影響評価を実施した．輸送物の破壊から放出された放射性物質による被ばくまでの一連の事象を，
- HEDDsによる輸送物の破壊
- ソースタームの放射能
- 飛散した放射性物質による被ばく
に分割し解析的手法を適用した．1においてはHEDDsの起爆時に発生するメタルジェットの貫通能力について計算モデルと実験値の比較を行い，実験値と同様の結果を得た計算モデルでの輸送物の破壊評価を実施した．2については使用済燃料の放射能値に加えて，クラッドにより内部表面が汚染された輸送容器の放射能値を算出した．3については1と2の結果を統合しソースタームとした放射性物質の拡散計算を実施した．得られた評価結果より研究目的であるHEDDsによる妨害破壊行為で生じる被ばく線量を明らかにした． |
【 聴講希望ご連絡先 】 送信時には(＊)を@に置き換えて下さい。
・ 小原 徹 教授 ： tobara(＊)zc.iir.titech.ac.jp
・ 木倉 宏成 准教授 ： kikura(＊)zc.iir.titech.ac.jp
