Advanced-ORIENT cycle project; Summary of phase I fundamental studies

先進オリエントサイクル,要素技術にかかるPhase I計画のまとめ

小山 真一  ; 鈴木 達也*; 小澤 正基*; 黒澤 きよ子*; 藤田 玲子*; 三村 均*; 岡田 賢*; 森田 泰治  ; 藤井 靖彦*

Koyama, Shinichi; Suzuki, Tatsuya*; Ozawa, Masaki*; Kurosawa, Kiyoko*; Fujita, Reiko*; Mimura, Hitoshi*; Okada, Ken*; Morita, Yasuji; Fujii, Yasuhiko*

先進オリエントサイクルは、高速炉サイクルに基づく使用済燃料中に含まれる核種の分離,変換,利用にかかる三位一体の概念であり、イオン交換法(IXC)と触媒的電気化学手法(CEE法)を用いた分離手法と安全性研究を中心に2006年から2011年にかけて研究を行った(Phase I計画)。最初のナノ吸着剤によるIXC(I)課程で、模擬高レベル廃液より90%以上のCsを回収した。次に3級ピリジン樹脂(TPR)による塩酸及び硝酸環境下での分離IXC(II, III, IV)課程で、照射済燃料から白金属元素,希土類、さらにAm及びCmの分離・回収を可能とした。特に塩酸環境下においてCEE法により白金族及びTcの分離が可能であることを明らかにした。さらに、CEE法で分離した白金族を電極として水素製造条件が向上することを明らかにした。塩酸環境下での構造材選択のため、ハステロイ-Bは室温で、タンタルは90Cまでの高濃度塩酸環境において耐食性があることを確認し、またTPRの硝酸環境における熱化学的な安定性を検証した。これらラボスケールでの研究成果に基づいて、次のPhaseへの課題を明らかにした。

Adv.-ORIENT cycle strategy has been proposed as a basic concept for trinitarian research on separation, transmutation and utilization of nuclides and elements based on FBR fuel cycle. Validation of principal separation method and related safety research were performed from 2006 through 2011 as Phase I program. First, more than 90% of Cs could be recovered from the actual spent fuel [IXC(I) step]. The next is the adsorption of the platinum group metals (PGM), lanthanides, Am and Cm were separated by using a tertiary pyridine-type resin (TPR) as ion exchange steps [IXC(II, III, IV) steps]. The separated PGM metals will be supplied to the electrochemical extraction [CEE step]. As experiment for safety issues, Hastelloy-B at RT and Ta at 90C were confirmed their anti-corrosive in highly concentrated HCl media. Thermo-chemical stability for TPR was verified. Issues to be solved for next phase based on the final results of phase I program.