Study on nuclear energy system considering environmental load reduction of waste disposal in diversification of nuclear fuel cycle conditions, 3; Simplification of MA separation process based on reasonable MA recovery rate by environmental impact assessment of radioactive waste disposal

核燃料サイクル条件多様化における環境負荷低減に留意した原子力システム研究,3; 廃棄物処分における環境負荷評価を基点としたMA回収率によるMA分離プロセスの簡素化検討

松村 達郎  ; 朝野 英一*; 桜木 智史*; 浜田 涼*; Han, C. Y.*; 中瀬 正彦*; 千葉 豪*; 相楽 洋*; 竹下 健二*

Matsumura, Tatsuro; Asano, Hidekazu*; Sakuragi, Tomofumi*; Hamada, Ryo*; Han, C. Y.*; Nakase, Masahiko*; Chiba, Go*; Sagara, Hiroshi*; Takeshita, Kenji*

高レベル放射性廃棄物の処分の問題は、原子力エネルギーの持続的な利用のために重要な課題である。長寿命で放射性毒性の高いMAを分離し核変換するP&T技術は、環境負荷を軽減させる可能性がある重要な技術である。使用済燃料の再処理から生じる高レベル廃棄物からMAを分離回収するMA分離プロセスは、P&T技術の実現に不可欠な技術の一つである。原子力機構は、MA分離プロセスに溶媒抽出技術を採用したSELECTプロセスの開発を進めてきた。分離性能の目標値は、放射毒性評価に基づく回収率99%及び核変換システムの性能評価に基づくMA製品純度95%と設定し、実高レベル廃棄液を用いた試験によって実証した。このSELECTプロセスは2つの工程で構成され、その第2工程ではMAとREを分離するため目標値に対して40段の抽出段数段階が必要であり、導入コストと運用コストが課題であった。そのため、本研究では処分場の環境負荷の評価に基づいた合理的な回収率を設定した。これをもとに、PARC-MAコードを用いて定量的な評価を行い、MA/RE分離工程における抽出段数及びMA生成物の純度を評価した。簡略化された現実的なMA分離プロセスの構成を明らかにできたと考えている。

The issue of high-level waste disposal is important for the sustainable use of nuclear energy. P&T technology of long-lived and highly radiotoxic MA is a key technology. The MA separation process, which separates MA from the high-level waste, is one of the essential technology for realizing the P&T technology. JAEA has been developing the SELECT process using the solvent extraction technique for the MA separation process. Target values for separation performance were 99% recovery rate based on radiotoxicity evaluation and 95% MA product purity from evaluation of the performance of transmutation system. The separation process was demonstrated by the test using genuine HLW. SELECT process consists of two steps. The second step for MA/RE separation requires 40 extraction stages for the target value, and there was a issue of introduction and operation costs. Therefore, we set a reasonable recovery rate based on the evaluation of the environmental impact of the disposal site. Based on the target value, quantitative evaluation was carried out using the PARC-MA code, and the number of extraction stages in the MA/RE separation process and the purity of the MA product were obtained. We believe that the configuration of a realistic simplified MA separation process has been clarified.