炉心設計最適化技術
炉心設計分野では、炉心特性解析、燃料照射挙動解析、熱流動解析、安全解析などを組み合わせて、高速炉の多様な炉概念に対応できる炉心設計最適化のための技術を開発・提案します。
炉心設計最適化支援システムの開発
従来の炉心設計プロセスでは、異なる分野の熟練者の経験と試行錯誤が必要ですが、炉心設計に必要な各分野の評価と最適化を支援するシステムを開発することで、炉心設計プロセスを効率化・合理化して、炉心設計に必要な時間の大幅な短縮を目指します。
高速炉の炉心設計手法開発
ARKADIAの開発を支える基盤技術として、高速炉の炉心設計手法の検証・妥当性確認や不確かさの定量化に関する研究開発を行っています。
核設計基本データベースの整備
高速炉の炉心設計手法開発の一環として、解析コードや炉定数の整備を進めるとともに、検証や妥当性確認に必要な核設計基本データベースの整備を行っています。このデータベースを「データ同化手法」の一種である炉定数調整法に適用することで、解析予測精度の大幅な向上を図っています。
解析コード開発・炉定数整備
高速炉の炉心設計に必要な核特性を予測するための解析コードや炉定数の整備を行っています。従来型の計算コードや最新知見に基づくソルバーをオブジェクト指向プログラミング言語Pythonを使って統合化しています。ユーザ・開発者ともに最新のプログラミング環境を使って効率的に解析作業や開発作業を進めることができるようになっています。
炉構造設計最適化技術
高速炉機器・構造の設計評価、高速炉構造材料の強度評価、および巨大地震に対する高速炉の耐震性評価などに係る研究開発に、主として規格基準を整備する観点から取り組んでおります。これらに係る研究開発課題を解決するため、大学等の外部の研究機関やプラントメーカー、鉄鋼メーカー等と連携しつつ、試験研究や解析研究を推進しております。
高速炉機器・構造の設計評価
高速炉の実証技術の確立に向けた研究開発の一環として、高速炉構造材料に対する高温長時間材料試験や構造物試験等を実施し、材料強度基準の長寿命設計（60年≒50万時間、「もんじゅ」は30年設計）への拡張とその高度化、ならびに高速炉構造設計基準の合理化及び高度化を行っています。
高速炉機器・構造の設計評価（例：容器の座屈）
高速炉の特徴を踏まえた次世代炉（免震・タンク炉）の設計にも適用可能な座屈評価法の高度化
- 高速炉の特徴である薄肉構造の容器に、通常運転時及び地震時の荷重を模擬した試験及び解析検証を実施
- これらのデータから、原子炉容器の座屈評価に適用可能な評価法を考案・高度化し、設計に用いる
- また、タンク型炉においては容器が大きくなり、溶接部（継手）が増えることから、評価の溶接部の影響についても検討
- 考案した座屈評価手法は日本機械学会規格に反映
高速炉構造材料の強度評価
原子炉構造物の高い信頼性を確保するため、健全性判断のよりどころとなる材料強度基準を整備
| 原子炉構造物の高い信頼性を確保するため、健全性判断のよりどころとなる材料強度基準を整備 |
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| 重大事故時の評価に使用する材料特性式の整備 |
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高速炉の耐震性評価（例：高速炉配管）
地震規模増大に伴い、既設原子力施設の耐震評価において合理的な解析・評価手法が求められている。
- 高速炉用薄肉配管要素の終局強度を把握するため、動的破壊試験を実施
- 破損様式が金属疲労による割れの発生→成長→貫通であり、破断するような壊れ方はしないことを確認
- 設計基準には十分な余裕が含まれていることを確認
- 有限要素法による解析結果が終局破損までを良好に再現できることを確認
- これら成果を日本機械学会規格に反映
