Burning of MOX fuels in LWRs; Fuel history effects on thermal properties of hull and end piece wastes and the repository performance

軽水炉におけるMOX燃料の燃焼; MOX燃料を軽水炉に装荷する前の履歴によるハルエンドピース廃棄体地層処分への熱影響

平野 史生 ; 佐藤 正知*; 小崎 完*; 稲垣 八穂広*; 岩崎 智彦*; 大江 俊昭*; 加藤 和之*; 北山 一美*; 長崎 晋也*; 新堀 雄一*

Hirano, Fumio; Sato, Seichi*; Kozaki, Tamotsu*; Inagaki, Yaohiro*; Iwasaki, Tomohiko*; Oe, Toshiaki*; Kato, Kazuyuki*; Kitayama, Kazumi*; Nagasaki, Shinya*; Niibori, Yuichi*

軽水炉から取り出したMOX使用済燃料を再処理した後に発生するハルエンドピース廃棄体について、地層処分に対する廃棄体の発熱の影響を検討した。MOX使用済燃料の発熱率と、その再処理後に生じるハルエンドピース廃棄体の発熱率は、MOX燃料を軽水炉に装荷する前の履歴に依存して変化する。ここでの履歴とは、再処理してプルトニウムを取り出す前のウラン燃料の燃焼度,冷却期間、及び再処理後に製造されたMOX燃料の貯蔵期間を指す。これらMOX使用済燃料の再処理に伴い発生するハルエンドピース廃棄体の発熱率は、使用済ウラン燃料を長期に渡り冷却した後に(例えば50年間)再処理し、MOX燃料を製造する場合等においても、燃焼度45GWd/tのウラン燃料の再処理で発生するハルエンドピース廃棄体と比較すると極めて高い。こうした廃棄体をセメント固化して地層処分する場合、セメントの温度上限値を80Cとし、MOX燃料の燃焼度を45GWd/tとすると、1体の廃棄体パッケージに収納できるハルエンドピース廃棄体の量は、キャニスターの本数に換算すると0.7-1.6本となり、ウラン燃料の場合の4本と比較すると極めて少ないとの結果が得られた。

The thermal impacts of hull and end piece wastes from the reprocessing of MOX spent fuels burned in LWRs on repository performance were investigated. The heat generation rates in MOX spent fuels and the resulting heat generation rates in hull and end piece wastes change depending on the fuel histories including the burn-up of UO spent fuels, the cooling period before reprocessing, the storage period of fresh MOX fuels. The heat generation rates of hull and end piece wastes from the reprocessing of MOX spent fuels with any of those histories are significantly larger than those from UO spent fuels with burn-ups of 45 GWd/THM. If a temperature below 80C is specified for cement-based materials used in waste packages after disposal, the allowable number of canisters containing compacted hull and end pieces in a package for 45 GWd-MOX needs to be limited to a value of 0.7 to 1.6, which is significantly lower than the value of 4.0 for 45 GWd-UO.