Actinide reformer concept

アクチニド改質システム

佐々 敏信   ; 西原 健司  ; 菅原 隆徳  ; 岡本 芳浩  ; 大井川 宏之 

Sasa, Toshinobu; Nishihara, Kenji; Sugawara, Takanori; Okamoto, Yoshihiro; Oigawa, Hiroyuki

分離核変換技術は高レベル廃棄物処分にかかわる環境負荷の低減に有効な手段である。しかしながら、アメリシウムとキュリウムは自身の崩壊熱と放射能により核燃料サイクルで扱うのが難しい。これらの核種は使用済燃料ペレットの照射健全性を損なう化学的性質も持ち合わせている。そこで、核燃料サイクルの負担低減のため、アメリシウムとキュリウムを捕獲反応と崩壊によってプルトニウムに転換するアクチニド改質システムを提案する。アメリシウムとキュリウムは再処理の主工程から分離され、塩化物溶融塩燃料に転換する。液体燃料を用いることにより、アメリシウムとキュリウムに関する上記の課題は回避される。アクチニド改質システムは、10MW級サイクロトロン,タングステン核破砕ターゲット及び溶融塩未臨界炉心から構成される。これらの構成機器は、現在の技術から工学的に外挿可能な範囲にある。システムの運転に必要な電力はアクチニドの核分裂反応から取り出す。また、使用済溶融塩はバッチ交換方式で再処理を行う。改質されたプルトニウムの発電用高速炉MOX燃料への還元に関する技術的課題はないと考えられる。

The partitioning-transmutation technology is effective to reduce the environmental impact from deposition of high-level wastes. However, americium and curium has difficulties to handle in the fuel cycle because of their high decay heat and radioactivity. These nuclides also give the chemical instability. We propose a new system concept, Actinide Reformer, which reforms the americium and curium into plutonium by neutron capture reaction to reduce the burden in the fuel cycle. Am and Cm are separated from main stream of reprocessing and converted to chloride molten-salt. Using liquid-type fuel, above mentioned defects of Am and Cm can be compensated. Actinide Reformer is designed as an accelerator-driven system which composed of a 10 MW-class cyclotron, tungsten spallation target and molten-salt fuelled subcritical core. The engineering feasibility of accelerator and spallation target is in the range of existing technology. Reformed molten-salt fuel is reprocessed as a batch fuel exchange manner. Addition of reformed plutonium into power plant MOX fuel expects no significant engineering difficulties.