Characterization of the dissolver sludge of MOX spent fuel at the Tokai Reprocessing Plant

東海再処理施設におけるMOX使用済燃料の溶解槽スラッジの特性評価

鈴木 一之 ; 畑中 聡; 佐本 寛孝 ; 諏訪 登志雄 ; 田中 康介  ; 田中 志好

Suzuki, Kazuyuki; Hatanaka, Akira; Samoto, Hirotaka; Suwa, Toshio; Tanaka, Kosuke; Tanaka, Yukiyoshi

使用済燃料の溶解工程では、白金族等のFP,燃料被覆管せん断片,溶解液からの再沈殿物などによる不溶性の残渣(以後、「スラッジ」という)が生じ、配管閉塞等の問題を引き起こす原因となる。軽水炉燃料の高燃焼度化及びMOX燃料の利用に伴いFP発生量は増加することから、スラッジの特性把握は円滑な再処理運転を行ううえで重要である。東海再処理工場(TRP)では工学規模でスラッジ性状の調査に取り組んでおり、本報告では、溶解槽から採取したATR-MOX燃料(ATR:Advanced Thermal Reactor Pu富化度約2%)に由来するスラッジとATR-UO燃料に由来するスラッジの性状の相違についての調査結果を報告する。本調査では、スラッジ溶融後のICP-AESによる組成分析及びスラッジのXRDによる結晶構造解析等を実施し、主要成分がモリブデン酸ジルコニウムであることと、元素の含有率等がUO燃料と相違のないことを確認した。また、より詳細なスラッジ性状の把握のために、EPMAによるPu等の微量元素の分布状態を確認した。TRPでは今後のより一層の高燃焼度化及びMOX利用に向けて、工学規模でスラッジ性状の調査を進める計画である。

The properties of the sludge in dissolver vessels from the reprocessing of ATR-MOX and ATR-UO fuels were investigated on the pilot-plant scale at the Tokai Reprocessing Plant (TRP). This sludge is mainly composed of platinum-group elements, zircaloy fragments, and post-precipitates from the dissolver solution. The sludge deposited on the dissolver causes difficulties such as pipe clogging. The characteristics of the sludge collected from the dissolver vessels, which affect the reprocessing operation, were revealed through chemical composition analysis using ICP-AES, and XRD. It was confirmed that the major component of the sludge was zirconium molybdate, and no significant differences between ATR-MOX and ATR-UO fuels were observed in terms of the sludge compositions. In order to gain further understanding of the properties of the sludge, the distributions of Pu and other trace elements were EPMA.