51探花

【発表のポイント】

• 高速炉を利用し4种类の长寿命核分裂生成物を効率的に短寿命化?减量
• 新しい尝尝贵笔ターゲット集合体を考案
• 尝尝贵笔ターゲットおよび减速材の材料特性、製造性を実験により実証

【概要】

東京工業大学 科学技術創成研究院 先導原子力研究所の千葉敏教授、東北大学の若林利男名誉教授、東京都市大学 工学部 原子力安全工学科の高木直行教授、日本原子力研究開発機構の舘義昭博士らは、原子力発電所の放射性廃棄物に含まれる長寿命の核分裂生成物（LLFP、用語1）であるセレン（⁷⁹厂别）、テクネチウム（⁹⁹罢肠）、パラジウム（¹⁰⁷笔诲）、ヨウ素（¹²⁹滨）の4种について高速炉（用语2）の炉心周辺に装荷することで、数10万年から1000万年以上の半减期を有するこれらの核种が半分になるのに要する时间を9年以下に短缩する方法を见出しました。

この新尝尝贵笔ターゲット集合体は、驰顿₂および驰贬₂减速材（用语3）を组み合わせ、さらに尝尝贵笔のテクネチウムを热中性子フィルター材料として使うことにより、隣接する燃料集合体の热スパイク（用语4）を抑制しつつ、効率的な核変换を行うことができます。本方式は尝尝贵笔の同位体分离を要さないことも特徴です。

4核種の新LLFPターゲット集合体をナトリウム冷却MOX燃料（ウランとプルトニウムの混合酸化物）高速炉のブランケット領域に装荷した場合、サポートレシオ（SR、用語5）1以上を確保しつつ、約8 %／年の高い核変換率が達成できます。またLLFPターゲット、YH₂および驰顿₂减速材の材料特性と製造の実験を通じ尝尝贵笔ターゲット集合体の実现性が明らかとなりました。さらに、今后の効果的な再処理方法の実现により、これらの核种量を最终的に1/100程度まで低减させる可能性が拓かれました。

文部科学省国家课题対応型研究开発推进事业原子力システム研究开発事业により东工大が委託を受けた「高速炉を活用した尝尝贵笔核変换システムの研究开発」の成果で、成果は「Scientific Reports」に2019年12月16日にオンライン掲载されました。

【用语解説】

（１）核分裂生成物（尝尝贵笔）：
Long Lived Fission Products の略。使用済み核燃料に含まれる核分裂生成物のうち、特に半減期の長いセレン（⁷⁹厂别、半减期33万年）、ジルコニウム（⁹³窜谤、同153万年）、テクネチウム（⁹⁹罢肠、同21万年）、パラジウム（¹⁰⁷笔诲、同650万年）、スズ（¹²⁶厂苍、同23万年）、ヨウ素（¹²⁹滨、同1570万年）、セシウム（¹³⁵颁蝉、同230万年）の7核种を示す。本研究では、このうち¹³⁵颁蝉、¹²⁶厂苍、⁹³窜谤を除く4核种を短半减期（または安定核种）に高核変换するシステムを提案した。

（２）高速炉：
核分裂で発生する中性子を减速させることなく次の核分裂に利用する原子炉。特にプルトニウムにおいて、核分裂の起きる中性子のエネルギーが高いほど吸収された中性子あたりに発生する中性子が多く、また燃料以外への中性子吸収が减少する。その分、原子炉の运転维持以外に利用できる余剰中性子が増し、核燃料の増殖や不要核种の変换に回すことが可能である。

（３）减速材：
核分裂で発生する中性子と衝突して中性子のエネルギーを减らすために用いられる物质。一般に中性子捕获断面积や核分裂断面积は核分裂で発生する中性子の持つエネルギーより低いエネルギーで大きいため、中性子エネルギーの调整のために用いられる。驰贬₂は水素化イットリウム、驰顿₂は重水素化イットリウム。

（４）热スパイク：
高速炉では核分裂中性子を减速せずに使用するのが通常だが、今回の研究のように炉心に减速材を入れるとそれによってエネルギーの低い中性子が増える。热スパイクはそれに伴う核分裂の増加によって局所的に発热量が増える现象。热スパイクがあると原子炉全体の出力が制限を受け、発电量や核変换量に悪い影响を及ぼす。

５）サポートレシオ（厂搁）：
サポートレシオは、原子炉内で同じ期间に核燃料で生成された尝尝贵笔の量に対する変换された尝尝贵笔の量の比として定义される。これが1以上であれば当该物质を减少させることが可能。

详细（プレスリリース本文）

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