On a fast reactor cycle scheme that incorporates a thoria-based minor actinide-containing cermet fuel

トリアベースのマイナーアクチニド含有サーメット燃料を組み込んだ高速炉サイクル

逢坂 正彦  ; 高野 渉*; 山根 義宏*; 三澤 毅*

Osaka, Masahiko; Takano, Sho*; Yamane, Yoshihiro*; Misawa, Tsuyoshi*

トリアベースのマイナーアクチニド含有サーメット燃料を組み込んだ高速炉サイクル概念について述べる。このサーメット燃料はThとマイナーアクチニド酸化物固溶体とMo不活性母材からなる。専用のサイクルプロセスからなる小さな独立したサイクル内で使用される。サーメット燃料は粉末冶金に基づく簡易な方法により作製される。サーメット燃料の再処理として二段階の方法が提案された。それはMo不活性母材の事前除去とアクチニドの回収からなる。模擬サーメット燃料を用いたMo不活性母材の事前除去のための予備試験が行われた。これは室温で硝酸を用いて溶解するものである。試験の結果、Mo不活性母材はほとんど溶解した一方、酸化物は溶けなかった。サーメット燃料を装荷した高速炉炉心の燃焼特性が核的計算コードを用いて評価された。Mo不活性母材を内側及び外側炉心領域で非均質な組成とすることにより、効率的な核変換と出力密度の平坦化ができることがわかった。本サーメット燃料は高速炉用高性能核変換デバイスとして有望なものとなる可能性がある。

Concept of fast reactor cycle scheme that incorporates a thoria-based minor actinide-containing cermet fuel is given. The present cermet fuel consists of oxide solid solution of Th and minor actinides and Mo inert matrix. It has been proposed as a high-performance device that can enhance minor actinide transmutation in the fast reactor cycle. It is used in an independent small cycle, whereby dedicated cycle process are adopted. Two-steps process for reprocessing of the present cermet fuel was proposed; it consists of pre-removal of Mo-inert matrix and actinide recovery. A preliminary test for pre-removal of Mo-inert matrix using surrogate cermet fuel was carried out. It was done by dissolution in nitric acid at room temperature. Results showed that Mo-inert matrix was largely dissolved, while oxide remained. Burnup characteristics of a fast reactor core loaded with the cermet fuel were investigated by using neutronic calculation codes. It was revealed that a heterogeneous composition of Mo-inert matrix in inner and outer cores could lead to effective transmutation and flattened power density. It was concluded that the present cermet fuel is potentially a promising one as a high-performance transmutation device for the fast reactor.