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Conceptual study of actinide reformer using high-power proton accelerator

高出力陽子加速器を用いたアクチニド改質システムの概念検討

佐々 敏信   ; 西原 健司  ; 菅原 隆徳  ; 大井川 宏之 

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

MOX燃料を用いるLWR及びFR燃料サイクルでは、アメリシウム(Am)とキュリウム(Cm)の取り扱いが、燃料健全性の観点から重要となる一方、地層処分する際にも課題となる。そこで、AmとCmを塩化物溶融塩を燃料とし、加速器駆動未臨界システムを用いて効率よく核変換するアクチニド改質システムを提案した。改質システムでは、AmとCmを発電サイクルから回収し、乾式再処理に適する塩化物溶融塩燃料とすることで、AmとCmの取り扱い上のデメリットを緩和している。システムは10MW級の陽子加速器とタングステン製核破砕ターゲット及び溶融塩未臨界炉心から構成し、システム所用電力を自給できる構成とした。出力170MWのシステム1基に対して発電用軽水炉10基に相当する年間100kgのAm及びCmを供給可能である。

The nuclear fuel cycles based on MOX-fueled LWRs and FRs, americium (Am) and curium (Cm) should be carefully managed because they may affect the soundness of nuclear fuels if they are recycled with plutonium. On the other hand, if we dispose of Am and Cm, they will affect the design of the geological repository because of their long half-lives. We propose a new system concept called an "Actinide Reformer", whose purpose is the effective transmutation of Am and Cm. In the concept, Am and Cm are separated from the spent fuel by the advanced aqueous reprocessing and converted to chloride molten-salt fuel which has many experiences for developing pyrochemical reprocessing process. Using such liquid-type fuel, many defects on Am and Cm such as high radioactivity and heat release and chemical incompatibility can be overcome. The Actinide Reformer is designed as an accelerator-driven system which consists of a 10MW-class cyclotron, tungsten target and subcritical core. The system is designed to recover overall electricity to drive system itself.

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