MA及びLLFPのリサイクルによる高速炉サイクルでの平衡炉心の検討(II) -LLFPの元素分離による炉内閉じ込めの検討-

Investigation of equilibrium core by recycling MA and LLFP in fast reactor cycle (II) -lnvestigation of LLFP confined in Equilibrium core with element separation-

水谷 昭彦; 庄野 彰; 石川 真

Mizutani, Akihiko; not registered; not registered

これまで高速炉を中核とする核燃料リサイクルシステムにおける、自己完結型システムの炉心概念検討を行ってきた。このシステムは、自身の炉で生成されるMA(Minor Actinide)及びLLFP(Long-Lived Fission Product)をリサイクルし、炉内に閉じ込めることによってそれら核種の消滅をはかるというものであり、「平衡炉心」概念と呼ばれるものである。しかしながら、前回までの検討では、LLFPは同位体分離を仮定することによって炉心にリサイクルされており、同位体分離の技術的困難さも相まって、核燃料サイクルシステムの経済性という観点からは現実的な検討にはなっていない。本解析では、酸化物、窒化物、及び金属燃料に対して、LLFPの分離をこれまで仮定していた同位体分離から元素分離に変更して、「平衡炉心」概念の実現可能性を評価する。すなわち、これまで同位体分離を仮定して炉内に閉じ込めていた7つのLLFP核種(79Se,93Zr,99Tc,107Pd,126Sn,129I及び135Cs)のうち、どれだけの核種を元素分離により炉内に閉じ込めて「平衡炉心」を成立させることが可能であるか、核特性の観点より検討を行うものである。この報告書では、地層処分のリスク及びLLFPの炉内閉じ込め許容量、という2つの観点から、同位体分離及び元素分離を核種毎に組み合わせたさまざまなLLFP消滅の組み合わせに対して、平衡炉心の核特性評価を行う。抵抗係数の大きさから見積もられた地層処分リスクの観点から、そのリスクを負っている順にTc、I及びSeの3核種であれば元素分離によって、酸化物燃料炉心でも「平衡炉心」に閉じ込められる可能性がある。他方、LLFPを可能な限り炉内に閉じ込めるという観点からは、Pd及びZrを除く5核種のLLFP(Tc, I, Se, Sn及びCs)であれば窒化物燃料炉心を用いた場合において、核特性を損なわずに元素分離によって炉心に閉じ込めた「平衡炉心」成立の可能性がある。

Feasibility study on a self-consistent fuel cycle system has been performed in the nuclear fuel recycle system with fast reactors. ln this system, the self-generated MAs (Minor Actinides) and LLFPs (Long-Lived Fission Products) are confined and incinerated in the fast reactor, which is called the "Equilibrium Core" concept. However, as the isotope separations for selected LLFPs have been assumed in this cycle system, it seems that this assumption is far from realistic one from the viewpoint of economy with respect to the fuel cycle system. ln this study, the possibility for realization of the "Equilibrium Core" concept is evaluated for three fuel types such as oxide, nitride and metallic fuels, provided that the isotopic separation of LLFPs is changed to the element one. This study provides, that is to say, how many LLFP elements can be confined in the "Equilibrium Core" with element separation. This report examines the nuclear properties of the "Equilibrium Core" for various combinations of LLFP incineration schemes from the viewpoints of the risk of geological disposal and the limit in confinable quantity of LLFPs. From the viewpoint of the risk of geological disposal estimated by the retardation factor, it is possible to confine with element separation for T, I and Se even in the oxide fueled core. From the standpoint of the limit of confinable amounts of LLFPs, on the other hand, T, I, S, S and Cs can be confined with element separation in case that the nitride fuel is chosen.