Scenario analysis of future nuclear energy use in Japan, 1; Methodology of nuclear fuel cycle simulator: NMB4.0

日本における将来の原子力利用シナリオの分析,1; 核燃料サイクルシミュレータ: NMB4.0の方法論

阿部 拓海 ; 大泉 昭人   ; 西原 健司  ; 中瀬 正彦*; 朝野 英一*; 竹下 健二*

Abe, Takumi; Oizumi, Akito; Nishihara, Kenji; Nakase, Masahiko*; Asano, Hidekazu*; Takeshita, Kenji*

現在、脱炭素化および持続可能な社会の実現にむけて、二酸化炭素を排出しない安定したエネルギー源の研究が続けられている。原子力エネルギーもそのひとつであり、様々な新型炉や再処理技術の開発が進んでいる。これらを活用した核燃料サイクルを社会実装するうえでは、核燃料物質の物流や廃棄物発生量の規模といった諸量を、多様な視点から定量的に評価できる核燃料サイクルシミュレータが必要となる。そこで、東京工業大学と原子力機構の共同研究により、NMB4.0が開発された。これはフロントエンドからバックエンドまでにおけるアクチノイドおよびFPを含めた179核種の物質収支を計算し、核燃料サイクルを統合的にシミュレーションするコードである。他の核燃料サイクルシミュレータと異なり、様々な原子力シナリオにおける放射性廃棄物の数や最終処分場規模といったバックエンド解析を精密に行えるほか、Microsoft Excel上で動作するオープンソースのコードであることが特徴である。そのため、様々なステークホルダーを交えた原子力利用戦略の定量的な検討が可能である。本発表ではNMB4.0内にて用いられる方法論の紹介を行う。

Currently, much research continues on stable energy sources that do not emit CO in order to achieve a carbon-neutral and sustainable society. Nuclear energy is one of the such sources, and various new reactors and reprocessing technologies are being developed. In order to implement the nuclear fuel cycle with these technologies, a nuclear fuel cycle simulator is required to quantitatively evaluate various quantities, such as the distribution of nuclear fuel materials and the scale of waste loading. For this purpose, NMB4.0 was developed in collaboration with Tokyo Institute of Technology and Japan Atomic Energy Agency. This code calculates the material balance of 179 nuclides including actinides and fission products (FPs) from the front-end to the back-end and simulates the nuclear fuel cycle in an integrated manner. Unlike other nuclear fuel cycle simulators, the code is capable of performing precise back-end analyses such as the number of radioactive wastes and the scale of the geological repository considering heat generation of waste package under diverse nuclear energy scenario, and is an open source code that runs on Microsoft Excel. By these features, it is possible to quantitatively study nuclear energy utilization strategies with various stakeholders. The presentation will detail the numerical model used in NMB4.0.