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

实现高度安全、零排放熔盐堆核电系统的挑战

基本信息

批准号：
22K04980
负责人：
相澤直人
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

在这项研究中，我们的目标是实现一个独立的、高度安全的核电系统，在同一工厂内转变核电站产生的所有放射性核素，并最大限度地减少放射性废物的排放。2022财年，我们针对以下问题进行了研究。熔盐反应堆系统可以调节燃料盐并连续去除产生的元素。 1.在设计熔盐堆系统时，我们准备了堆芯设计的分析环境和熔盐物性分析的分析工具。此外，在检查熔盐的成分时，我们已经开始对溶解在熔盐中所需的元素特性进行基础研究。 2.熔盐反应堆堆芯的核设计基于美国橡树岭国家实验室建造和运行的MSRE氟化物熔盐实验堆堆芯，采用铀燃料熔盐和石墨无限慢化剂块。燃料电池系统使用熔盐反应堆，我们的目标是长寿命裂变产物（LLFP），我们考虑过是否在熔盐反应堆中进行过嬗变研究。因此，在石墨慢化剂块中设置用于LLFP嬗变的专用流路的燃料电池设计中，通过改变专用流路的尺寸，运行期间产生的LLFP的量可以等于或大于结果表明，LLFP 嬗变量超过。此外，研究表明，由于引入 LLFP 嬗变专用通道而导致的反应性下降可以通过增加铀浓缩度来补偿。