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中山 梓介; 古立 直也; 岩本 修; 渡辺 幸信*
NEA/NSC/R(2020)4 (Internet), p.345 - 349, 2022/10
原子炉から発生する長寿命核分裂生成物(LLFP)は安定ないし短寿命な核種へと変換することが強く望まれている。こうした中、近年、高エネルギー粒子による破砕反応によってLLFPを核変換処理することが検討されており、いくつかの実験研究からは重陽子による破砕反応断面積が陽子によるものよりも大きいことが明らかにされている。これらの結果は重陽子ビームによるLLFPの核変換処理が陽子ビームによるものよりも有効である可能性を示唆している。他方、我々はこれまでに重陽子入射反応用の計算コードシステムDEURACSを開発してきた。DEURACSは元々、重陽子加速器中性子源の設計に資するために開発されてきたが、本研究ではDEURACSをLLFPに対する破砕反応断面積の計算に適用する。実験値との比較を通じ、LLFPの核変換応用へのDEURACSの適用性を議論する。
金村 祥平*; 高橋 優也*; 大森 孝*; 野平 俊之*; 坂村 義治*; 松村 達郎
電気化学, 88(3), p.289 - 290, 2020/09
原子力発電所で発生する使用済燃料を再処理すると、高レベル廃液,ガラス固化体等の高レベル放射性廃棄物が発生する。高レベル廃棄物には、白金族元素,レアアース等のレアメタルが含まれる。これらレアメタルの一部は、Pd-107, Cs-135, Se-79, Zr-93といった半減期が数十万年以上の長寿命核分裂生成物(LLFP)であるため、現在は化学的,物理的に地層処分環境では長期間安定なガラス固化体として処分することとなっている。しかし、高レベル廃棄物からのレアメタル回収や、核変換処理による安定核種または短寿命核種への変換が実現すれば、原子力発電の長年の課題であった高レベル廃棄物の大幅な低減と、廃棄物の再資源化が実現できる。ImPACTプログラムにおいて、少量の試薬添加で元素の分離操作が実現でき、二次廃棄物量を低減可能な電気化学プロセスに着目し、電気化学的手法を用いた高レベル廃棄物からのLLFP分離回収プロセスを開発した。この成果が認められ、電気化学会技術賞(棚橋賞)を受賞した。電気化学会の依頼により、学会誌への解説記事を掲載する。本稿では、開発した手法について簡潔に解説した。
西原 健司
ImPACT藤田プログラム公開成果報告会「核変換による高レベル放射性廃棄物の大幅な低減・資源化」 成果報告書・資料集, p.28 - 31, 2019/03
本プロジェクトでは従来の高レベル放射性廃棄物に含まれていた長寿命の核分裂生成物(LLFP)を分離し短寿命化するとともに、資源化可能な元素を分離する。LLFPの短寿命化によって、地層処分に代わり、数十mの浅い地中に安全要求を満たして処分できる可能性があることが示された。また、資源化可能な元素を安心して再利用できるように、考え得る被ばく経路に対して評価を行い、安全な放射能濃度を推定した。
西原 健司
ImPACT藤田プログラム公開成果報告会「核変換による高レベル放射性廃棄物の大幅な低減・資源化」 成果報告書・資料集, p.130 - 133, 2019/03
高レベル放射性廃棄物には様々な特性の物質が含まれている。これらを特性ごとに分離し、適切に対処することで処分場の負荷を低減することができる。本プロジェクトではこれらのうち長寿命の核分裂生成物(LLFP)の短寿命化に取り組んだが、この技術が実現されると、高レベル放射性廃棄物は放射能が小さい新しい放射性廃棄物となる。新しい放射性廃棄物の処分方法を検討した結果、現在、低レベル放射性廃棄物に対して検討されている中深度処分が適している可能性があることが分かった。中深度処分は、従来の高レベル放射性廃棄物に適している地層処分に比べ、浅い場所に小規模に処分する方法である。これを新しい放射性廃棄物に適用した場合の安全性評価を実施し、今回、本プロジェクトが取り組んだ4つのLLFPについては、安全に処分できる可能性があることが分かった。
西原 健司
原子力バックエンド研究(CD-ROM), 25(2), p.131 - 134, 2018/12
高レベル放射性廃棄物の処分場設計と安全評価において放射線量のソースタームを減少させることの効果を考える。分離変換技術ではどのようにソースタームを減少させるかを示し、その処分場への影響を紹介する。また、分離変換技術の費用と開発段階を概観する。
中山 梓介; 古立 直也; 岩本 修; 渡辺 幸信*
Physical Review C, 98(4), p.044606_1 - 044606_8, 2018/10
被引用回数：14 パーセンタイル：75.94(Physics, Nuclear)近年、長寿命核分裂生成物(LLFP)の核変換処理に中高エネルギーにおける重陽子入射核破砕反応を利用することが提案されている。重陽子ビームを用いた核変換システムの設計研究のためには、LLFPに対する精度の良い重陽子入射反応断面積のデータが不可欠である。本研究では、核子当たり100-200MeVでの
Zrおよび
Pdに対する重陽子入射反応からの残留核生成断面積を、分解過程を明示的に考慮した計算コードDEURACSで計算した。その結果、計算値は実験データを定量的に良く再現した。また、成分に分けた解析から、非弾性分解後の核子吸収過程が残留核生成に大きな寄与を果たしていることがわかった。こうした結果は、重陽子入射反応における残留核生成の精度の良い予測のためには分解過程を考慮することが本質的に重要であることを強く示すものである。
千葉 敏*; 若林 利男*; 舘 義昭; 高木 直行*; 寺島 敦仁*; 奥村 森*; 吉田 正*
Scientific Reports (Internet), 7(1), p.13961_1 - 13961_10, 2017/10
被引用回数：34 パーセンタイル：96.31(Multidisciplinary Sciences)放射性廃棄物の課題を克服するため、高速炉中性子を利用した6種の長寿命核分裂生成物を元素分離で核変換する技術の開発を進めている。効果的かつ効率的な核変換のため、重水素化イットリウムを減速材としたシステムを考案した。モンテカルロコードMVP-II/MVP-BURNを使った核変換率とサポートファクタの評価を行った。高速炉炉心のブランケット領域および反射体領域に重水素化イットリウムと装荷した場合、すべての核種の実効半減期が10
から10
へ劇的に低減し、サポートファクタも1を上回ることが確認できた。この高速中性子を利用した核変換システムは放射性廃棄物の低減に大きく貢献する。
木村 敦; 原田 秀郎; 中村 詔司; 岩本 修; 藤 暢輔; 小泉 光生; 北谷 文人; 古高 和禎; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; et al.
European Physical Journal A, 51(12), p.180_1 - 180_8, 2015/12
被引用回数：3 パーセンタイル：30.26(Physics, Nuclear)In order to improve the data accuracy of neutron-capture cross sections of minor actinides (MAs) and long-lived fission products (LLFPs), a new experimental instrument named "Accurate Neutron-Nucleus Reaction measurement Instrument (ANNRI)" has been constructed in the Materials and Life science experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC), and measurements of neutron-capture cross sections of MAs, LLFPs and some stable isotopes with high intensity pulsed neutrons have been started. The analyses for 
Cm, 
Cm, 
Am and 
Np were finished; those for 
I, Pd, 
Tc, Zr and some stable isotopes are in progress. These results will make significant contributions in the field of developing innovative nuclear systems.
大井川 宏之; 西原 健司; 湊 和生; 木村 貴海; 荒井 康夫; 森田 泰治; 中山 真一; 片倉 純一
JAERI-Review 2005-043, 193 Pages, 2005/09
JAERI-Review-2005-043.pdf:16.13MB
原研では、2000年3月に原子力委員会・原子力バックエンド対策専門部会の取りまとめた「長寿命核種の分離変換技術に関する研究開発の現状と今後の進め方」に基づき、階層型核燃料サイクル概念に基づく分離変換技術の研究開発を進めてきた。階層型核燃料サイクルは、群分離プロセス,核変換用燃料製造プロセス,核変換プロセス、及び、核変換用燃料処理プロセスで構成される。本報告書は、各分野における5年間の研究開発成果と今後の展望、並びに、高レベル放射性廃棄物の処理処分をはじめとする廃棄物管理方策への分離変換技術の導入効果及び導入シナリオの検討状況について取りまとめたものである。
沢 和弘; 山下 利之; 湊 和生; 荒井 康夫; 小無 健司*
日本原子力学会誌, 44(9), p.657 - 662, 2002/09
軽水炉用UO
燃料及び高速炉用MOX燃料以外に近年国内で行われた研究開発に進展が見られた燃料として、高温ガス炉燃料,イナートマトリクス燃料,アクチノイド水素化物燃料を取上げて、燃料概念と最近の研究開発状況について記述した。このほか、長寿命核分裂生成物核変換ターゲットの研究開発状況についても述べた。
井頭 政之*
JNC TJ9400 2000-008, 61 Pages, 2000/02
高速炉を用いた長寿命核分裂生成物(LLFP)の核変換処理研究のためには、核変換性能等の炉心特性を詳細に検討する必要があり、従って、LLFPの精度良い中性子核反応断面積データが必要となる。そこで本研究では、精度良い中性子核反応断面積データを得るため、重要なLLFP核種であるTc-99についてkeV中性子捕獲反応断面積の測定を行なった。測定はAuの捕獲反応断面積を標準とした相対測定とし、ペレトロン加速器を利用したnsパルス中性子源及び大型コンプトン抑止型NaI(Tl)ガンマ線検出器を用いた中性子飛行時間法で行なった。その結果、入射中性子エネルギー10
600keVの範囲で、Tc-99の捕獲断面積を誤差約5%の精度で得た。今回の測定値とこれまでの測定値及びJENDL-3.2の評価値との比較を行なった結果、JENDL-3.2は1520%過小評価を行っていることが明らかになった。
井頭 政之*
JNC TJ9400 99-001, 78 Pages, 1999/03
高速炉を用いた長寿命核分裂生成物(LLFP)消滅処理研究のためには、消滅性能等の炉心特性を詳細に検討する必要があり、従って、LLFPの精度良い中性子核反応断面積データが必要となる。そこで本研究では、重要なLLFPであるTc-99についてkeV中性子捕獲反応断面積の精度良い測定を行うため、測定に用いるTc-99試料の検討・調査及び我々の実験装置を用いた測定の詳細検討を行った。
高橋 博*; 滝塚 貴和
日本原子力学会誌, 37(3), p.167 - 171, 1995/00
加速器技術は近年めざましい進展を見せており、加速器を用いた長寿命放射性廃棄物の消滅処理など原子力分野における利用が提案され、積極的に検討されている。加速器による消滅処理では、未臨界炉心と組み合わせたハイブリッド型システムとし、ターゲット内の高エネルギー陽子による核破砕反応で発生する中性子を効率的に利用して、マイナーアクチナイド及び長寿命核分裂生成物を短半減期または非放射性の核に変換する。加速器消滅処理の方法及びその特長を概観するとともに、提案されている代表的な加速器消滅処理システム概念を紹介する。
木村 敦; 原田 秀郎; 中村 詔司; 藤 暢輔; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; 水本 元治*; 堀 順一*; 木野 幸一*
no journal, ,
Accurate data of neutron-capture cross sections for minor actinides (MAs) and long-lived fission products (LLFPs) are important in detailed engineering designs and safety evaluations of innovative nuclear reactor systems. However, accurate measurements of these cross sections are very difficult due to high radioactivity of these samples. To overcome the difficulty, "Accurate Neutron-Nucleus Reaction measurement Instrument (ANNRI)" has been constructed in the Materials and Life science experimental Facility at the Japan Proton Accelerator Research Complex, and measurements of neutron-capture cross sections of MAs and LLFPs with high intensity pulsed neutrons have been started from 2008. In this presentation, measurement activities and results in ANNRI are presented.
舘 義昭; 高木 直行*; 飯田 拓海*; 若林 利男*
no journal, ,
使用済燃料に含まれる長寿命核分裂生成物(LLFP)であるSe-79, Zr-93, Pd-107及びCs-135はいずれも中性子吸収断面積が小さく、原子炉の中性子による核変換が困難であるとされてきていた。しかしながら、これらの核種においても中性子エネルギーが低くなるほど吸収断面積が増大し、核変換効率の向上が期待できる。そこで、軽水炉よりも炉内温度が低い重水炉の炉内に極低温領域を創生し、冷中性子によりLLFPを効果的に核変換させるため、CANDU炉を想定した冷中性子生成装置について検討した。
片渕 竜也*; 井頭 政之*; 寺田 和司; 木村 敦; 中村 詔司; 中尾 太郎; 岩本 修; 原田 秀郎; 堀 順一*
no journal, ,
原子力システム研究開発事業「マイナーアクチニドの中性子核データ精度向上に係る研究開発」の一環として、J-PARC ANNRIにおいてNaI(Tl)検出器を用いた中性子捕獲断面積の測定を行っている。特に高速中性子領域での測定に力を注いでおり、長寿命核分裂生成物やマイナーアクチニドの測定を行った。
古立 直也; 湊 太志; 岩本 修
no journal, ,
長寿命核分裂生成物(LLFP)の合理的な核変換技術を確立するには、核変換シミュレーションに必要となる核データを高精度化することが重要となる。準位密度は統計模型を用いた核反応の計算に必要不可欠な核構造データであり、核データ評価の精度に大きく影響する。核データ評価では通常Fermi Gas模型などの現象論的模型が準位密度計算に用いられるが、実験データの乏しい不安定核に対しては予言性に優れる微視的理論を適用することが核データの精度向上につながると考えられる。本研究では、長寿命核分裂生成物(LLFP)核種及びその周辺核種の核データを高精度化するため、それらの核データ評価に必要となる準位密度を微視的核構造計算に基づいて導出した。この際、原子核の励起に伴う変形変化の効果を精密化する計算手法の改良を行った。得られた準位密度を用いた核反応計算の精度について分析するため、様々な反応チャネルの断面積について安定核実験データとの系統的な比較を行った。
古立 直也; 湊 太志; 岩本 修
no journal, ,
ImPACTプログラム「核変換による高レベル放射性廃棄物の大幅な低減・資源化」の一環としてLLFP4核種(
Se, Zr, Pd, 
Cs)及びその周辺核種の核データ評価ライブラリを開発中である。本講演では、これらの核データ評価に用いる微視的核構造理論に基づいた準位密度計算手法の開発について報告する。準位密度は統計模型を用いた核反応計算に必要不可欠であり、これを用いた核データ評価の精度に直結する。核データ評価では通常現象論的な模型が準位密度計算に用いられるが、実験データの乏しい不安定核に対しては予言性に優れる微視的理論を適用することが核データの精度向上につながると考えられる。そこで本研究では、Hartree-Fock理論を用いた微視的核構造計算に基づいた準位密度計算手法の開発を行った。講演では、準位密度計算手法の改善点とs波中性子共鳴間隔の計算結果の実験値との比較、核反応計算コードCCONEを用いた断面積計算への適用とその計算精度の分析などについて報告する。
中山 梓介; 古立 直也; 岩本 修; 渡辺 幸信*
no journal, ,
ImPACTプロジェクトでは、長寿命核分裂生成物(LLFP)の核変換システムにおける入射ビームとして重陽子が第一候補に挙げられており、LLFP等に対する重陽子核データの高精度化が求められている。そこで、これまでに開発してきた重陽子入射断面積計算コードDEURACSをLLFPに対する重陽子入射破砕反応に適用した。実測値との比較により、重陽子入射破砕反応に対するDEURACSの適用性を検証する。また、他の計算手法との比較を通じて、本反応における分解過程の役割についても議論する。
西原 健司; 川島 正俊*; 藤田 玲子*
no journal, ,
本プロジェクトでは、分離および核変換について要素技術の研究開発が進められてきた。本研究では、それらを統合してHLWの減容化・資源化システムを構築し、全体のマテリアルバランスを評価した。併せて、発生する廃棄物の処分方法、資源化された物質の再利用可能性を検討した。
