高い安全性を有する放射性廃棄物ゼロエミッション溶融塩炉原子力システム実現への挑戦

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本研究では、原子力プラントで発生する放射性核種を同一プラント内ですべて核変換し、放射性廃棄物の排出を極小とする自己完結的な高い安全性を有する原子力システムの実現を目標として、運転中に燃料塩の調整・生成元素の連続除去が可能な溶融塩炉原子炉システムを対象に2022年度は以下の検討を行った。１．溶融塩炉原子炉システムの設計を行うにあたり、炉心核設計のための解析環境の整備ならびに溶融塩物性解析のための解析ツールの整備を行った。また、溶融塩組成の検討にあたり、溶融塩に溶かすための元素特性の基礎検討を開始した。２．溶融塩炉炉心の核設計として、過去に米国オークリッジ国立研究所にて建設および運転経験のあるフッ化物溶融塩実験炉MSREの炉心を元に、ウラン燃料溶融塩および黒鉛減速材ブロックを用いた無限燃料セル体系を用いて、これまでに溶融塩炉における核変換研究が行われてこなかった長寿命核分裂生成物(LLFP)を対象として、溶融塩炉の運転中において生成したLLFPが自己完結的に核変換可能かどうか検討を行った。その結果、黒鉛減速材ブロック中にLLFPの核変換のための専用流路を設けた燃料セル設計において、専用流路の大きさを変更することによって運転中のLLFP生成量と同量もしくは生成量を上回るLLFP核変換が実現可能であることが示された。また、LLFP核変換用専用流路の導入によって低下する反応度についても、ウラン濃縮度を増加させることによって補償可能であることが示された。