燃料研究棟における実験済核燃料物質の安定化処理

Stabilization of post-experiment nuclear materials in Plutonium Fuel Research Facility

佐藤 匠  ; 音部 治幹  ; 森下 一喜; 丸藤 崇人; 石川 高史 ; 藤島 雅継 ; 中野 朋之 

Sato, Takumi; Otobe, Haruyoshi; Morishita, Kazuki; Marufuji, Takato; Ishikawa, Takashi; Fujishima, Tadatsune; Nakano, Tomoyuki

本報告書は、2018年8月から2021年3月までに実施した、燃料研究棟における実験済核燃料物質の安定化処理の結果をまとめたものである。2017年6月6日に燃料研究棟において発生した汚染事故後に制定された核燃料物質の取扱いに関する管理基準に基づいて、燃料研究棟内のプルトニウム(Pu)を含む実験済核燃料物質のうち、放射線分解による内圧上昇の原因となる有機物を含有した試料(汚染事故の原因となったエポキシ樹脂とPu粉末を混合したX線回折試料を含む)、空気中で活性な炭化物及び窒化物試料、貯蔵容器の腐食の原因となる塩化物試料を対象として安定化処理を実施した。有機物を含有した試料、炭化物及び窒化物試料については空気気流中で650C及び950Cでそれぞれ2時間加熱することで有機物を除去してPu及びウラン(U)を酸化物に転換し、塩化物試料は500C以上の溶融状態でリチウム(Li)-カドミウム(Cd)合金との反応によりPu及びUをCd金属中に還元抽出してU-Pu-Cd合金に転換した。対象とした全ての試料の安定化処理を実施し、燃料研究棟の貯蔵設備に貯蔵することで作業を完了した。他の核燃料物質取扱施設における同種の実験済試料の安定化処理についても、本報告書の内容が活用されることを期待する。

This report summarizes the results of the stabilization treatments of post-experiment nuclear materials in Plutonium Fuel Research Facility (PFRF) from August 2018 to March 2021. Based on the management standards for nuclear materials enacted after the contamination accident that occurred at PFRF on June 6, 2017, the post-experiment nuclear materials containing plutonium (Pu): samples mixed with organic substances that cause an increase in internal pressure due to radiolysis (including X-ray diffraction samples mixed with epoxy resin and plutonium powder which caused contamination accidents), carbides and nitrides samples which is reactive in air, and chloride samples which may cause corrosion of storage containers, were selected as targets of the stabilization. The samples containing organic materials, carbides and nitrides were heated in an air flow at 650 C and 950 C for 2 hours respectively to remove organic materials and convert uranium (U) and Pu into oxides. U and Pu chlorides in LiCl-KCl eutectic melt were reduced and extracted into liquid Cd metal by a reaction with lithium (Li) -cadmium (Cd) alloy and converted to U-Pu-Cd alloy at 500 C or higher. All of the samples were stabilized and stored at PFRF. We hope that the contents of this report will be utilized to consider methods for stabilizing post experiment nuclear materials at other nuclear fuel material usage facilities.