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公開番号2025040577
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-25
出願番号2023147467
出願日2023-09-12
発明の名称マイナーアクチノイドの核変換方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G21F 9/00 20060101AFI20250317BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】高速炉によるマイナーアクチノイド(MA)の核変換量を向上できる核変換方法の提供。
【解決手段】使用済み核燃料の溶液からU及びPuを分離した廃液である高レベル放射性液体廃棄物からMAを分離する処理を行い、MAを含む第1の放射性組成物を得るステップと、前記第1の放射性組成物にUを添加して第2の放射性組成物を得るステップと、前記第2の放射性組成物からMAとUの酸化物固溶体を得るステップと、前記酸化物固溶体に含まれる高発熱性のMAを減衰させるための保管ステップと、保管後の前記酸化物固溶体を用いて、炉心燃料、径ブランケット燃料、上部軸ブランケット燃料、及び下部軸ブランケット燃料を含む燃料を製造するステップと、製造された前記燃料を高速炉の炉心に装荷し、前記燃料に含まれるMAの核変換を行うステップと、を有するMAの核変換方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
使用済み核燃料の溶液からＵ及びＰｕを分離した廃液である高レベル放射性液体廃棄物からマイナーアクチノイドを分離する処理を行い、マイナーアクチノイドを含む第１の放射性組成物を得るステップと、
前記第１の放射性組成物にＵを添加して第２の放射性組成物を得るステップと、
前記第２の放射性組成物からマイナーアクチノイドとＵの酸化物固溶体を得るステップと、
前記酸化物固溶体に含まれる高発熱性のマイナーアクチノイドを減衰させるための保管ステップと、
保管後の前記酸化物固溶体を用いて、高速炉の炉心の中心領域に配置される炉心燃料、前記中心領域の径方向外側の径ブランケット領域に配置される径ブランケット燃料、前記中心領域の軸方向上側の上部軸ブランケット領域に配置される上部軸ブランケット燃料、及び前記中心領域の軸方向下側の下部軸ブランケット領域に配置される下部軸ブランケット燃料を含む燃料を製造するステップと、
製造された前記燃料を高速炉に装荷し、前記燃料に含まれるマイナーアクチノイドの核変換を行うステップと、
を有する、マイナーアクチノイドの核変換方法。
続きを表示（約 150 文字）【請求項２】
前記燃料が、前記中心領域に配置される内部ブランケット燃料をさらに含む、請求項１に記載のマイナーアクチノイドの核変換方法。
【請求項３】
前記核変換を行った後の燃料を再処理するステップをさらに有する、請求項１又は２に記載のマイナーアクチノイドの核変換方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイナーアクチノイドの核変換方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
軽水炉等から発生する使用済み核燃料の再処理においては、使用済み核燃料の溶液からＵ（ウラン）及びＰｕ（プルトニウム）が回収される。Ｕ及びＰｕを回収した後に残る高レベル放射性液体廃棄物（Highly Active Liquid Waste）（以下、ＨＡＬＷとも記す。）には、核分裂生成物（Fission Products）（以下、ＦＰとも記す。）のほか、Ｎｐ（ネプツニウム）、Ａｍ（アメリシウム）、Ｃｍ（キュリウム）等のマイナーアクチノイド（Minor Actinide）（以下、ＭＡとも記す。）が含まれる。ＨＡＬＷは、濃縮工程を経てガラス固化体とされ、地層処分される計画となっている。
【０００３】
ＭＡは、１万年オーダの長半減期を持つ核種があり、ＨＡＬＷの処分における負荷増大の要因となっている。そこで、ＨＡＬＷからＭＡを分離し、分離したＭＡを、高速炉や加速器（ＡＤＳ）を用い、異なる元素に変換する核変換技術が検討されている。
特許文献１～２には、ＭＡ核変換用の燃料であるターゲットを、炉心燃料が収容された中心領域と、ブランケット燃料が収容されたブランケット領域との間に収容した炉心が開示されている。また、特許文献１～２では、ＭＡの消滅率を高めるために、水素化物燃料をターゲットに含有させることが開示されている。
特許文献３には、ＭＡなどの超ウラン元素（ＴＲＵ）を含む燃料を、中心領域に非均質的に配置した炉心が開示されている。また、特許文献３では、炉心特性を改善するために、炉心の中心領域に配置される内部ブランケット領域にＭＡ元素を混合することが提案されている。
【０００４】
一方、ＨＡＬＷから回収されるＭＡには一般に、燃料製造に適さない高発熱性の核種（
２４４
Ｃｍなど）が含まれる。
そこで、特許文献４には、ＨＡＬＷから回収したＭＡを固化体とし、長期保管して高発熱性の核種を減衰させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－１３４２９６号公報
特開２０２０－１５３７５８号公報
特開平５－１８０９７１号公報
特開２０２０－１２５９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の核変換技術では、年間のＭＡ核変換量はたかだか０．００６～０．０２ｔ－ＭＡ／（ＧＷ・年）である。六ヶ所再処理工場の再処理量（８００ｔＨＭ／年）を想定した場合、ＭＡ年間発生量が約１．０ｔ－ＭＡ／年であるため、ＭＡ発生量に対して、高速炉によるＭＡ核変換が追いつかない状況となる。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、高速炉によるＭＡの核変換量を向上できるＭＡの核変換方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示に係るＭＡの核変換方法は、使用済み核燃料の溶液からＵ及びＰｕを分離した廃液であるＨＡＬＷからＭＡを分離する処理を行い、ＭＡを含む第１の放射性組成物を得るステップと、前記第１の放射性組成物にＵを添加して第２の放射性組成物を得るステップと、前記第２の放射性組成物からＭＡとＵの酸化物固溶体を得るステップと、前記酸化物固溶体に含まれる高発熱性のＭＡを減衰させるための保管ステップと、保管後の前記酸化物固溶体を用いて、高速炉の炉心の中心領域に配置される炉心燃料、前記中心領域の径方向外側の径ブランケット領域に配置される径ブランケット燃料、前記中心領域の軸方向上側の上部軸ブランケット領域に配置される上部軸ブランケット燃料、及び前記中心領域の軸方向下側の下部軸ブランケット領域に配置される下部軸ブランケット燃料を含む燃料を製造するステップと、製造された前記燃料を高速炉の炉心に装荷し、前記燃料に含まれるＭＡの核変換を行うステップと、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係るＭＡの核変換方法は、高速炉によるＭＡの核変換量を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第一実施形態に係るＭＡの核変換方法を説明するフロー図である。
高速炉の構成を示す縦断面図である。
第一実施形態における炉心の構成を示す径方向断面図である。
図３の炉心のＩＩＩ－ＩＩＩ断面の模式図である。
炉心燃料集合体の構成を示す斜視図である。
炉心燃料要素の構成を示す斜視図である。
ＭＡを含むブランケット燃料及びＭＡを含まないブランケット燃料の配置の一例を示す軸方向断面図である。
ＭＡを含むブランケット燃料及びＭＡを含まないブランケット燃料の配置の一例を示す軸方向断面図である。
第二実施形態における炉心の構成の一例を示す径方向断面図である。
図９の炉心のＸ－Ｘ断面の模式図である。
第二実施形態における炉心の構成の他の一例を示す径方向断面図である。
図１１の炉心のＸＩＩ－ＸＩＩ断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において、ＭＡ（マイナーアクチノイド）は、アクチノイドに属する超ウラン元素のうちＰｕを除いた元素であり、主にＮｐ、Ａｍ、Ｃｍを示す。
本明細書において、ブランケット燃料は、径ブランケット燃料、上部軸ブランケット燃料、下部軸ブランケット燃料及び内部ブランケット燃料を総称である。
数値範囲を示す「～」は、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含むことを意味する。
図面における各部の縮尺は、説明の便宜上、実際とは異なる場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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