分離・変換技術開発におけるLLFP化合物の選定-文献調査に基づくヨウ素化合物の選定-

First selection of the LLFP iodine compound by the literature on this subject

堂野前 貴子  ; 井上 利彦 ; 小野瀬 庄二 ; 宮川 俊一; 中村 保雄

Donomae, Takako; not registered; Onose, Shoji; Miyakawa, Shunichi; Nakamura, Yasuo

高レベル放射性廃棄物に含まれる放射性核種の分離変換技術の研究が、各国で進められている。本技術は、その放射性核種について、半減期や利用目的に応じて分離すると共に、長寿命核種を短寿命核種あるいは非放射性核種に変換するものである。この「超寿命核種の分離変換技術」の研究開発に関し、核燃料サイクル開発機構では、「高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研究」(以下FSと呼ぶ)の一環として、基盤・基礎研究と連携を取って進めることとしている。その主眼とするところは、使用済み燃料中の長寿命核種を分離・変換し、短寿命ないし安定核種に変換する技術の開発である。変換手段としては高速炉を想定する。環境負荷低減と核不拡散の観点から、技術成立性と経済性を考慮して実施することとしている。核変換の対象はマイナーアクチニド(MA)と長寿命核分裂生成物(LLFP)である。この研究の一環として、LLFPの核変換のための照射試験要素の開発を進めている。FSでは、I、Cs、Tc、Srの4種類に対する検討を実施した。LLFPの化合物種類、減速材比率、スミア密度等をパラメータとして核変換量、核変換率を検討して得られたこれまでの結果によれば、核変換として成立する可能性のあるのは、129Iと99Tcである。これらは、ブランケット領域での装荷でも有意な核変換が着たいでき、減速材の利用を行えばより効率化が可能であるとの見通しである。 一方、135Csは有意な核変換が期待できない上に減速材の利用も効果的でない。90Srについては、中性子核反応による効果的な核変換処理が不可能であることが過去の検討結果から明らかであるために除外する。そこで129Iを取り上げ、文献調査に基づいて核変換に適した化合物の選定を行った。地層処分の観点からもセメント系材料をはじめとする人工バリアや天然バリアへのヨウ素吸着は非常に低い上に、半減期が長く被ばく上大きな影響を与えると考えられたため、選定したものである。国内外の文献調査を、核的特性、熱的相変化、化学的安定性、製造性、リサイクル性の 5つの観点から実施した結果、32種類のヨウ素化合物からMgI2,KI,NiI2,CuI,RbI,YI3,MoI2,BaI2の8種類を選定した。

The Partitioning and Transmutation (P&T) for radionuclides included in high level has been researched in many countries. This technology for the radionuclides consists of partitioning them to several groups according to their half-lives and purposes of utilization and transmutating minor actinides (MA) and long lived fission products (LLFP) to short lived or stable nuclides. Japan Nuclear Cycle Development Institute (JNC) made a plan to develop this technology in the Feasibility Study for Fast Reactors and Related Fuel Cycle (FS), in cooperation with basic research groups. The main objective of JNC is to transmutate MA and LLFP in fast reactor. And this research was planned to carry out, taking into account not only reduction of environmnental burden and nuclear non-proliferation but also technical realization and economics. As a part of the research, the development of the elements for irradiation tests has just stated. According to the gained results of FS. The LLFPs, which have a possibility to realize the transmutation from the view point of nuclear physics, are I and Tc. Therefore, it was tried to select iodine chemical compounds fitted for transmutation by means of literature survey, because the half-life of I is long and the effect of radiation is comparatively hard. The literature survey was performed from the viewpoint of five properties, that is, nuclear physics, thermal phase change, chemical stability, fabrication, applicability to cycle use. As a result, 8 chemical compounds, namely, MgI, KI, NiI, CuI, RbI, YI, MoI, BaI were selected as target materials from 32 candidates.