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高レベル廃液の発熱量評価; 群分離プロセス安全評価のための基礎データ

Evaluation of decay heat value from high-level liquid waste; Data for safety assessment of partitioning process

森田 泰治; 津幡 靖宏 

Morita, Yasuji; Tsubata, Yasuhiro

分離変換技術の一環として開発している群分離プロセスの安全評価のための基礎データとして、群分離のスタート液である高レベル廃液及びマイナーアクチノイド(MA)の分離過程で発生するMAを含む溶液の発熱量, 発熱密度を評価した。燃焼度45GWd/tの軽水炉UO$$_{2}$$燃料からの高レベル廃液の発熱では、核分裂生成物の発熱は冷却期間が長くなるほど小さくなるが、アクチノイドの発熱のほとんどを占めるAm及びCmの発熱量合計値はほとんど変化しないことを示した。Am+Cm+希土類元素溶液やAm+Cm溶液の発熱密度は、濃縮を加えない限り高レベル廃液のそれを超えることはないが、群分離プロセスのコンパクト化のためには溶液の濃縮が必要と考えられ、また、核変換燃料とするためAm+Cm溶液は濃縮が必要であり、濃縮後の溶液の発熱密度は、同濃度のPu溶液のそれの10倍程度となった。このほか、高燃焼度燃料, プルサーマル燃料及びMAリサイクル型の高速炉燃料についても同様に評価し、比較した。

Decay heat from radioactive elements in high-level liquid waste (HLLW) and separated solutions in partitioning process was evaluated as a basic data for safety assessment of partitioning process. In the evaluation of HLLW from spent UO$$_{2}$$ fuel burned-up to 45 GWd/t in light water reactor, decay heat value from fission products decreased as the cooling period become longer but heat from actinides, Am and Cm, was almost constant until 50-year cooling. Decay heat density in solutions of Am, Cm and rare earth elements and of Am and Cm without concentration for volume reduction does not exceed the heat density of HLLW, but the concentration should be required to minimize the scale of the partitioning process. Separated solution of Am and Cm must be concentrated to convert the two elements to a solid state to make fuel for transmutation, and the decay heat density of the concentrated solution of Am and Cm is 10 times higher compared with the Pu solution of same element concentration. Higher burn-up UO$$_{2}$$ fuel and MOX fuel in light water reactor and minor-actinide-recycled MOX fuel in fast reactor were also considered and the evaluated decay heat was compared among the spent fuels.

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