Study on pyrochemical process for the treatment of spent nitride fuel containing americium

アメリシウム含有窒化物燃料の乾式再処理プロセスの研究

林 博和 ; 赤堀 光雄; 荒井 康夫; 湊 和生 

Hayashi, Hirokazu; Akabori, Mitsuo; Arai, Yasuo; Minato, Kazuo

原子力機構は窒化物燃料を用いた加速器駆動システム(ADS)による長寿命のマイナーアクチノイド(MA)の核変換に関する研究開発を行っている。使用済燃料の再処理では、崩壊熱及び高速中性子放出が大きな使用済燃料を取扱い、高濃縮のNを回収する必要があるため、乾式再処理法が適していると考えられている。乾式再処理プロセスでは、溶融塩電解によって、プルトニウム(Pu)とMAはLiCl-KCl共晶溶融塩中に溶解し、カドミウム(Cd)陰極に選択的に回収される。われわれは溶融塩電解における電気化学的挙動や液体カドミウム陰極に回収されたPu及びMAの再窒化挙動を研究している。ここでは、窒化物燃料の乾式再処理プロセスにおけるアメリシウム(Am)の挙動研究に関する最近の成果を報告する。内容は(1)試験に用いる塩化アメリシウム(AmCl)の調製方法として開発した腐食性ガスを使用しない方法である窒化アメリシウムと塩化カドミウムの固相反応について、及び(2)AmClを含んだLiCl-KCl共晶溶融塩試料におけるCd電極又は固体金属(Mo)電極反応測定から得られたAmの電気化学的挙動についてである。

R&D on the transmutation of long-lived minor actinides (MA) by the accelerator-driven system (ADS) using nitride fuels is underway at JAEA. In regard to reprocessing technology, pyrochemical process has several advantages in case of treating spent fuel with large decay heat and fast neutron emission, and recovering highly enriched N. In the pyrochemical reprocessing, plutonium and MA are dissolved in LiCl-KCl eutectic melts and selectively recovered into liquid cadmium cathode by molten salt electrorefining. The electrochemical behavior in LiCl-KCl eutectic melts and the subsequent nitride formation behavior of plutonium and MA recovered in liquid Cd cathode are investigated. Recent results on the behavior of americium (Am) in the pyrochemical process for the treatment of spent nitride fuel, which include preparation of AmCl and electrochemical behavior of Am in LiCl-KCl eutectic melts, are presented.