照射済燃料の乾式分離、抽出技術に関する調査・検討

Investigation of pyrometallurgical partitioning and extracting technology of irradiated fuel

湯本 鐐三*; 横内 洋二*; 小泉 益通*; 関 貞雄*

Yumoto, Ryozo*; Yokochi, Yoji*; Koizumi, Masumichi*; Seki, Sadao*

照射済MOX燃料の乾式分離、抽出に関する技術の開発状況を調査し、大洗工学センターで実施する場合の試験内容、試験装置、試験装置を設置するセルの構造及びセルの設置場所等について検討した。試験の目的はプロセスの成立性をはじめコールド試験では得られないFPやTRUの挙動を把握すること及びオフガス性状の挙動を確認することである。試験内容の検討にあたり、取扱う試料としてはもんじゅ燃料の燃焼度9万4千MWd/ton、550日冷却1バッチ、最大重量100gを想定した。試験は燃料ピンの切断、粉末化等の前処理を除く(1)酸化物燃料還元工程(2)電解精製工程(3)陰極回収物処理工程(4)TRU抽出工程の4工程をホット試験の重要課題として取り上げ、試験工程の概要、試験フロー図及び試験における課題等を明らかにした。試験装置としては、各工程毎の試験装置の概略仕様、構造等の検討を行い、その概要を示すとともに、処理後の生成物評価に必要な分析装置についてもその概要を検討した。また、使用された塩化物からTRU及び一部のFPは抽出回収され、電解精製工程等にリサイクルされる。残留FPを含む塩廃棄物はゼオライトに吸蔵し固化安定化された後、容器に封入して保管する。これらの試験を行うセルについては、既設FMF試験セル、AGFコンクリートセルの改造及びFMF地下2階倉庫、FMF増設第2補機室におけるセルを新設する場合のケースについて検討した。その結果、設置スペース、装置設置を含むセルの改造及び新設の工事の難易度、メンテナンスの方法、オフガス対応を含む換気(Ar雰囲気)設備及び試験装置の配置計画などからFMF増設第2補機室に新規に鉄セルを配置して試験を行うことが、工事上の安全確保も容易であり、放射性廃棄物の発生も少なく、最も安全に、また他の試験作業への影響を与えることなく、かつ効率的に試験操作を行うことが可能であることを明らかにした。

The state of development of pyrometallurgical partitioning and extracting technology of irradiated fuel is investigated. Also in case of perfoming the test at O-arai engineering center, the contents of the test, equipments, structure and arragement of cells that equipments are installed, are studied. The purpose of the test is to confirm the realization of the process and behavior of FP and TRU elements, and off-gass that cannot be made dear by cold test. In this study it is assumed that 100g monju fuel (94,000MWd/t B.U, cooled for 550 days) per batch is treated. Four processes are picked up except for pin sectioning and powdering, as important subjects. They are as follows. (1)reduction of oxide fuel (2)electrorefining (3)cathode processing (4)extraction of TRU elements. And the outline of the test, blocked flow chart and the outline of equipment are clarified. And the outline of chart is drawn. Moreover, the specification of analitical equipments which are necessary to analyze the product is shown. From spent chloride, TRU and a part of FP elements are extracted and they are recycled for electrorefining and so on. The salt-waste including residual FP elements is kept in a receptacle after being absorbed into Zeorite and soldified. As the disposition of these tests, modified test cell in the existing FMF, modified concrete cell in AGF, new cell at B2F in the existing FMF and new cell at second auxiliary room in FMF extension are studied. As result of considering the disposition for equipment, the difficulty of reconstucting new cell including of equipments, method of mentenance, and equipments of ventilazion (Ar circumstance) including of management of off gas, and the plan of disposition, it is concluded that constructing iron cell into the second auxiliary room of FMF extension is best, because it is easy to construct safely, and the occurance of radioactive waste and the influence to other tests is little, and it is possible to examine more efficiently.