加速器駆動システムを用いた分離変換サイクルにおける核不拡散性に関する研究,3; 評価を活用したTRU燃料サイクルのSafeguards by design

Non-proliferation features in partitioning and transmutation cycle using accelerator-driven system, 3; Safeguards by design by using evaluation for TRU fuel cycle

大泉 昭人   ; 相楽 洋*

Oizumi, Akito; Sagara, Hiroshi*

使用済燃料に含まれる高レベル放射性廃棄物処分の負担軽減のために、商業サイクルから分離したマイナーアクチノイドを加速器駆動システム(ADS)により核変換させる、分離変換サイクルの研究開発が進められている。扱われる燃料の化学形態や組成が既往サイクルとは異なるため、分離変換サイクルに要求される保障措置(SG)の査察目標や核物質防護(PP)のレベルについて検討する必要がある。これまでの研究で、特殊な同位体組成を持つADS燃料中のウラン(U)に対して、国家主体の敵対者を想定した不正利用価値を評価した結果、4段階中上から2番目の2とされていた。本研究では、核不拡散を考慮した分離変換サイクル設計合理化のために、潜在的核拡散リスクの低減方法を検討した。その低減方法の一つとして、Uの裸の臨界質量(BCM)を大きくするために必要な、ADS燃料へ添加する回収ウラン(RepU)量を定量的に評価した。その結果、ADS燃料中に存在するU量の約1.3倍から約2.7倍のRepUを燃料に添加することで、不正利用価値を3及び4に下げることができることを明らかにした。これらの定量データを基に、商用サイクルにおける再処理工程でのUの除染基準を見直すことで、Safeguards by designに基づいた分離変換サイクルの設計合理化が期待できる。

Research and development of partitioning and transmutation cycle with accelerator drive systems (ADSs) transmuting minor actinides separated from the commercial cycles has been continuously conducted to reduce the high-level radioactive waste contained in spent fuel discharged from nuclear power plants. Since the chemical form and composition of the fuels are different from those of the current commercial cycles, it is necessary to examine the inspection goal of the safeguards and the design level of physical protections which are required for the partitioning and transmutation (P&T) cycle. In previous studies, the () of the uranium (U) in the ADS fuel with a unique isotopic composition was evaluated as 2, the second highest on a 4-point scale, assuming state actors. In this study, reduction methods of potential nuclear proliferation were examined for the rationalization of the P&T cycle design considering nuclear non-proliferation. The amount of recovered U (RepU) added to the ADS fuel, which was required to increase the bare critical mass of U, was quantitatively evaluated as one of the reduction methods of potential nuclear proliferation risk. As a result, the addition of RepU, which was about 1.3- 2.7 times U in the ADS fuel, lowered the to 3 - 4. The rationalization of the P&T cycle design based on the safeguards by design can be expected by reviewing the U decontamination standards in the reprocessing steps of the commercial cycle based on these quantitative data.