Reduction on high level radioactive waste volume and geological repository footprint with high burn-up and high thermal efficiency of HTGR

高温ガス炉の高燃焼度および高発電効率による高レベル廃棄物の減容および処分場専有面積低減の効果

深谷 裕司   ; 西原 哲夫 

Fukaya, Yuji; Nishihara, Tetsuo

高温ガス炉の高燃焼度、熱効率による高レベル放射性廃棄物の減容及び処分場専有面積の低減効果の研究を行った。ヘリウム冷却黒鉛減速商用高温ガス炉はGTHTR300として設計され、その特徴には、120GWd/t程度の非常に高い燃焼度、50%程度の高い熱効率、およびピンインブロック型燃料があげられる。このピンインブロック型燃料は再処理時の黒鉛処理量低減のために導入された経緯があり、本研究では、この特徴を直接処分に利用した効率の高い廃棄物装荷法を提案する。結果として、直接処分に対し、高温ガス炉の発電量当たりのキャニスター発生体数とその処分場専有面積は、軽水炉の代表ケースに対し60%減となることが分かった。これは、高い燃焼度、発電効率、少ないTRU発生量と提案した効果的な廃棄物装荷法によるものである。一方で、再処理時の高レベル廃棄物のキャニスター発生体数とその処分場専有面積に関しては、発電効率の30%程度高い高温ガス炉のものが軽水炉に比較し30%低減することが確認できた。

Reduction of High Level Waste (HLW) and footprint in a geological repository due to high burn-up and high thermal efficiency of High Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR) has been investigated. A helium-cooled and graphite-moderated commercial HTGR was designed as a Gas Turbine High Temperature Reactor (GTHTR300), and the features are significantly high burn-up of approximately 120 GWd/t, high thermal efficiency around 50%, and pin-in-block type fuel. The pin-in-block type fuel was employed to reduce processed graphite volume in reprocessing, and effective waste loading method for direct disposal is proposed by applying the feature in this study. As a result, it is found that the number of canisters and its repository footprint per electricity generation can be reduced by 60% compared with LWR representative case for direct disposal because of the higher burn-up, higher thermal efficiency, less TRU generation, and effective waste loading proposed in this study for HTGR. For disposal with reprocessing, the number of canisters and its repository footprint per electricity generation can be reduced by 30% compared with LWR because of the 30% higher thermal efficiency of HTGR.