Proposal of a plutonium burner system based on HTGR with high proliferation resistance

高い核拡散抵抗性を具有した高温ガス炉に基づくプルトニウム燃焼システムの提案

深谷 裕司   ; 後藤 実  ; 大橋 弘史 ; 橘 幸男 ; 國富 一彦 ; 千葉 敏*

Fukaya, Yuji; Goto, Minoru; Ohashi, Hirofumi; Tachibana, Yukio; Kunitomi, Kazuhiko; Chiba, Satoshi*

プルトニウム専焼高温ガス炉概念Clean Burnを、HTTR建設・運転の経験及びGTHTR300設計の経験に基づき研究を行ってきた。本概念の目的はマルチリサイクルを行わずに効率的な軽水炉使用済燃料から発生する余剰プルトニウムを消費することである。Clean Burnでは不活性母材燃料を用いているため、製造においてプルトニウムにウランを混入させる必要がない。加えて、母材からのプルトニウムの生成及び母材による反応度欠損が少ないため、効率的にプルトニウムを燃焼させることができる。さらに、不活性母材燃料が安定であるため、燃料健全性及び地層安定性を保つことができる。本概念の特有の燃料製造システム及び不活性母材燃料の持つ安定性のため現行軽水炉MOX燃料よりも高い核拡散抵抗性を実現できる。これらの利点により日本の核燃料サイクル政策にも適合しうる。さらに、高温ガス炉概念に基づいているため、本質的安全性を具有している。関連研究の結果とともに検討した結果、本概念の有効性が確認できた。

A plutonium burner HTGR concept of "Clean Burn" has been investigated based on the experience with the HTTR construction and operation, and the GTHTR300 design. The concept aims at effective and safe consumption of the surplus plutonium from LWR spent fuel once through. The Clean Burn employs IMF that can be fabricated without a need to mix the plutonium with uranium. In addition, the incineration of the plutonium can be performed effectively without plutonium generation from the matrix and the reactivity defect. The IMF is also made into a highly stable form to keep fuel integrity and geological disposal stability. The particular fabrication system and the stable form make the IMF more proliferation resistant than the conventional LWR-MOX fuel. This advantage is attractive to the Japanese nuclear fuel cycle policy. Moreover, the Clean Burn has naturally safe feature because based on HTGR concept. A detailed investigation have shown that the proposed concept is effective and promising.