Research and development on accelerator-driven transmutation system at JAERI

日本原子力研究所における加速器駆動核変換システムの研究開発

佐々 敏信   ; 大井川 宏之 ; 辻本 和文 ; 西原 健司  ; 菊地 賢司; 倉田 有司; 斎藤 滋   ; 二川 正敏  ; 梅野 誠*; 大内 伸夫 ; 荒井 康夫; 湊 和生 ; 高野 秀機

Sasa, Toshinobu; Oigawa, Hiroyuki; Tsujimoto, Kazufumi; Nishihara, Kenji; Kikuchi, Kenji; Kurata, Yuji; Saito, Shigeru; Futakawa, Masatoshi; Umeno, Makoto*; Ouchi, Nobuo; Arai, Yasuo; Minato, Kazuo; Takano, Hideki

原研では、高レベル廃棄物中のマイナーアクチノイド及び長寿命核分裂生成物の核変換を行う加速器駆動システムの研究開発を行っている。システムは大強度陽子加速器、鉛・ビスマス核破砕ターゲット及び窒化物燃料を装荷した鉛・ビスマス冷却未臨界炉心から構成される。未臨界炉心には約2500kgのマイナーアクチノイドが装荷される、熱出力800MWで運転することにより年間250kgのマイナーアクチノイドが核変換される。この核変換量は電気出力1GWの軽水炉10基から1年間に生成するマイナーアクチノイド量に相当する。未臨界炉心を駆動するため、ビーム出力20~30MWの超伝導陽子加速器が接続される。核変換効率を最適化するため、燃料には窒化物が採用されており、照射後は乾式法により再処理が行われる。ADS開発にかかわる多くの関連研究のなかで、特に大強度陽子加速器計画における核変換実験施設について紹介する。

JAERI carries out research and development on accelerator-driven system (ADS) to transmute minor actinides and long-lived fission products in high-level radioactive waste. The system is composed of high intensity proton accelerator, lead-bismuth spallation target and lead-bismuth cooled subcritical core with nitride fuel. About 2500 kg of minor actinide is loaded into the subcritical core. Annual transmutation amount using this system is 250 kg with 800MW of thermal output. A superconducting linear accelerator with the beam power of 20 - 30MW is connected to drive the subcritical core. The nitride fuel without uranium, such as (Np, Am, Pu)N, is selected. The fuel irradiated in the ADS is reprocessed by pyrochemical process followed by the re-fabrication of the fuel. Many research and development activities are under way. Especially, to study and evaluate the feasibility of the ADS from physics and engineering aspects, the Transmutation Experimental Facility (TEF) is proposed under a framework of the High-Intensity Proton Accelerator Project.