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次世代核燃料サイクルの低除染/MA混合MOXの検認について

Verification of low decontaminated/MA-contained MOX of next generation fuel cycle

勝村 聡一郎; 瀬谷 道夫; 若井田 育夫

Katsumura, Soichiro; Seya, Michio; Wakaida, Ikuo

次世代核燃料製造施設では、$$^{244}$$Cmを含んだMA(マイナーアクチニド)を伴う低除染MOX燃料(低除染/MA混合MOX)が扱われる。現在、高除染PuあるいはMOXに適用されている保障措置NDA装置では、中性子同時計数法で$$^{240}$$Pu実効質量を、また$$gamma$$線スペクトル分析を用いてPu同位体組成比を求め、施設者が申告したPu量の定量的検認を行っている。低除染/MA混合MOXでは、$$^{240}$$Puの0.01%を超えるわずかの$$^{244}$$Cm混合でも、$$^{244}$$Cmの自発核分裂中性子発生量が$$^{240}$$Puからの自発核分裂中性子発生量を超える。これは$$^{244}$$Cmの自発中性子発生量が$$^{240}$$Puの約10$$^{4}$$倍であることによる。また、MOX内の核分裂生成物からの$$beta$$崩壊電子の制動放射による高い$$gamma$$線のバックグランドから$$gamma$$線スペクトル分析によるPu同位体組成比分析の精度が悪くなるか、$$gamma$$線スペクトル分析が困難となる。このため低除染/MA混合MOXには新たな検認アプローチが求められる。本報告では、将来の低除染/MA混合MOXの検認の課題を説明するとともに、対応策の一つとしてLIBS(レーザー誘起プラズマ発光分光法)+AIRAS(アブレーション共鳴吸収分光法)の適用を紹介する。

In next generation fuel fabrication facilities, low decontaminated MOX (Mixed Oxide Fuel) with MA (minor actinide) including $$^{244}$$Cm is going to be treated. In case of the low decontaminated MOX with MA, if $$^{244}$$Cm is included more than 0.01% of $$^{240}$$Pu, the amount of neutron generation from spontaneous fissions of $$^{244}$$Cm exceed that of $$^{240}$$Pu. This is because that $$^{244}$$Cm produces near 10$$^{4}$$ times higher than $$^{240}$$Pu. And also determination of Pu isotopic composition by $$gamma$$-ray spectroscopy seems to be less-accurate or impossible, because of high back ground $$gamma$$-rays generated by bremsstrahlung of beta-decay electrons from FPs in the low decontaminated MOX. In this presentation, the future issues of the verification of the low decontaminated MOX with MA are shown, and as one of possible verification approach, application of LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) + AIRAS (Ablation Initiated Resonance Absorption Spectroscopy) is explained.

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