乾式再処理と金属燃料高速炉による

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FuturePerspectiveforReducingRadioactive
Wastes-AimingforZero-Release-
乾式再処理と金属燃料高速炉による
分離･核変換技術
放射性廃棄物低減に向けた現状と将来の展望
～ゼロリリースを目指して～
平成26年10月１０日(金）
電力中央研究所小山正史
本報告は､文部科学省のエネルギー対策特別会計委託事業による委託業務とし
て､￣般財団法人電力中央研究所が実施した平成23年度｢実用化に向けた金属
OcRIEpI燃料サイクルのエ学技術実証に関する研究開発,の成果の＿部存含みます．
燃料
学技術実証に関する研究開発｣の成果の－部を含みます。
巖iii；電力中央研究所
金属燃料:高い燃焼効率と遠隔燃料製造の実績
酸化物燃料
金属燃料
￣
一上音 |l端栓一
スブリング
|燃料ﾍﾟﾚｯﾄﾄ
原料粉末を
成型、焼結
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棒状に成型
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炉
射出鋳造:lANLで1万7千本を遠隔製造の実績＝MA燃料製造の実現性
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ＬＲ電力中央研究所
可Ｒ電力中央研究所
屯
乾式再処理:経済的なMAリサイクルの実現へ
○溶融塩電解による分離
＝MAは常にPuと伴に回収
＝水がないので臨界制限緩和
＝経済,性､核拡散抵抗’性
〕u-MA-Zr+FP）
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○対象燃料に自由度
＝電解還元で酸化物燃料に対応
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＝塩素化で高レベル廃液に対応
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廃棄物(アクチニドフリー）
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LiCl溶融塩(650°Ｃ）
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にＲ電力中央研究所
３
乾式再処理と金属燃料を利用した分離･核変換シナリオと課題
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③照射済MOXの
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(ﾎｯﾄ試験）
国内(共研｡委託）
’ で実施
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ＬＲ電力中央研究所
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MA含有金属燃料のフェニックス照射試験(1／2）
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照射、照射後非破壊試験
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■Ｒ電力中央研究所
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1.ＭA含有金属燃料のフェニックス照射試験(２/２）
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従って､金属燃料中でMAはORlGEN2の予
測通り核変換することが明らかとなった。
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燃焼計算とよく一致した。
～
０．０２．０４．０６０８，０１０．０１２．０１４．０１６.O
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その結果､照射前後でのPu1Am,Cmの同位
体比率の変化は十分大きく､oRlGEN2の
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そこで､照射前後のMETAPHlX燃料中の
アクチニド元素の同位体比率の変化を
lCP-MSで調べ､ORlGEN2の燃焼計算と
比較した。
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ことは困難。
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誤差により､燃料サンプルの破壊分析
(lCP-MS)から､ＭＡ核変換率を導出する
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照射前後の燃料の不均一性に起因する
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ＬＲ電力中央研究所
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2.実高レベル廃液からの乾式分離によるMA回収試験
２.実高Ｌ
■
◆乾式分離プロセスによる実高レベル
廃液からのアクチニドの回収試験を
行った。
◆高い回収率が、ＮｐＰｕＡｍとＣ､に
ついて実証された。
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(oxide→chlo｢ide）
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Ｌ[電力中央研究所
７
の
3.照射MOX燃料(軽水炉)の乾式再処理試験
◆小規模ﾎｯﾄ試験により､照射済みの軽水炉MOX燃
料を金属に電解還元し､更に電解精製からのアクチニ
ドの分離回収の成立性を確認した。
ＣＲﾉＥＰﾉ＆ＪＲＣ屋
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◆ＭＯＸfuel;５９/batchCurrent;１Ａ(～２５９MOX/h）
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四
４照射METAPHIX燃料の雷解精製
の
4.照射METAPHlX燃料の電解精製
RUN１燃料を溶解／Uのみ回収RUN２燃料を溶解／Pu,UiVlAを回収
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ＬＲ電力中央研究所
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９
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５．Ｕを用いたサイクル工学試験
○エ学規模5kg-U/．（=１ton-HM/y)での連続試験・サイクル試験の実施
連続試験1-----------------------------------------------－－－－
サイクル試験｜
(~蓬~il-F---------’，
勢
電解還元
今鴬!。
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今
電解精製製品移し替え塩蒸留(既設）セル内移送射出鋳造’
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－---------------－－－－－J------ピヱゴ±Aと断---
Ｌ－－－－－－－－－‐蜀閂__幻～－－､－－．.－－－｡－－－－－－■－－_一一一一一一一.-－－－－－－－－－－－－－－戸.－－一・-－I
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鋳造ウラン棒
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高純度Ar雰囲気グローブボックス(既設），高純度Ar雰囲気グローブボックス(既設改造）
繰り返し試験による評価＝処理速度(>4.6kgU/d)、マスパランス(>98%）
本研究は､文部科学省のエネルギー対策特別会計委託事業による委託業務として.財団法人電力中央研究所が実施した平成21年度｢実用化に向けた金属燃料サイクルのエ学技術実証に関する研究開発｣の成果です。
oCRIEPl
1０
bLR電力中央研究所
＝
結論
nｺ
1988年より電力中央研究所が欧州超ウラン元素研
(JRC-lTU)と進めてきた､乾式再処理と金属燃料高
速炉による分離･核変換の実証試験がほぼ終了し、
ANLのU-Pu-Zr燃料照射試験や､当所がこれまでに
実施した非照射MA等を用いたコールド試験から予測
された通りの高い性能が明らかとなった。
実用化上の課題となる乾式再処理／分離の工学技
術開発では繰り返し試験の中での安定した'性能と
高いマスバランスを保つ試験装置を開発するなど、
工学ホット試験に向けた設計データの蓄積が進んだ。
ｏＣＲＩＥＰｌ
ｴユ
ＬＲ電力中央研究所

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