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辻本 和文; 西原 健司; 武井 早憲; 菅原 隆徳; 岩元 大樹; 大泉 昭人; 佐々 敏信
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物中に含まれる長寿命核種であるマイナーアクチノイド(MA)を分離・回収し、短寿命核種あるいは安定核種に変換する分離変換技術を導入したMAリサイクルシステム概念の一つとして、発電用核燃料サイクルとは別に小規模の核変換専用サイクルを設けて、その中で加速器駆動核変換システム(ADS)を用いてMAの核変換を行う方法(ADS階層型)が考えられている。本研究開発プログラムは、平成25年度から4年計画で、液体鉛ビスマス冷却ADSを対象に、ADSの技術的課題に対する解あるいは解に対する技術的見込みを得ることを目的に研究開発を実施している。本発表では、これまでの研究開発成果を報告する。
武井 早憲
no journal, ,
原子力機構で検討しているマイナーアクチノイドを核変換するADSでは、1.5GeVの大強度陽子加速器(超伝導リニアック)を用いることを想定している。ADSは加速器を停止させれば核分裂連鎖反応が停止するという特徴がある一方で、加速器の頻繁な停止(ビームトリップ事象)により生じる熱疲労が未臨界炉に影響を及ぼす恐れがある。これまでの検討によると、トリップ時間が10秒を超えるビームトリップ頻度は年間5,790回と推定され、許容値を3
10倍上回っていた。そこで、本研究では、ビームトリップ頻度を低減させ、ADS用加速器の信頼性向上を図るために、ビームラインを並列化することを提案し、並列化のための具体的方策の検討を行った。検討した結果、超伝導リニアック全体を並列化した場合、建設費用が増加する問題はあるものの、現状の技術水準を考慮すると、機器の信頼性が非常に高いことが分かった。また、未臨界炉に陽子ビームが全く供給されない10秒を超えるビームトリップ頻度は年間529回と推定され、並列化を行わない場合の10分の1程度となった。
大久保 成彰; 藤村 由希
no journal, ,
加速器駆動未臨界システム(ADS)では、核破砕中性子源及び炉心冷却材として、鉛ビスマス液体金属(LBE)を用いる。本研究では、ADS炉内機器候補材の一つであるSS316L鋼に対して、イオン照射後に鉛ビスマス中にて浸漬試験を行い、材料との共存性に及ぼす照射効果を評価した。照射温度450
C、表面にて8dpaの損傷量までFeイオン照射した316L鋼を、飽和酸素濃度及び低酸素濃度に調整した450Cの鉛ビスマス中にてそれぞれ330時間浸漬し、断面SEM観察を行った。その結果、飽和酸素濃度の場合、照射部では、未照射部に比べて、酸化皮膜の厚さが約2倍となった。また、酸化皮膜が十分に形成しない低い酸素濃度環境において、照射により酸化皮膜形成が促進された。照射部では、450C照射により転位組織やボイド等が形成される。450CというLBE中浸漬温度によりボイドは空孔へ熱分解し、FeやCr等の空孔拡散を促進する。照射誘起偏析モデルからおおよそ粒径程度(数10
m)拡散すると見積もられ、酸素は格子間原子と置換し、酸化反応と相まって内方拡散が助長される。以上から、照射部では、照射欠陥によりFeの外方拡散が進むことになり、低い酸素濃度のLBE中でも、酸化皮膜が形成したと考えられる。