21世紀以降の有望なエネルギ-源としてのトリウムサイクルに関する総合的研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02302089
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 木村 逸郎 京都大学, 工学部, 教授 (40027404)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古屋 廣高 九州大学, 工学部, 教授 (30112311) ; 古川 和男 東海大学, 開発技術研究所, 教授 (90165465) ; 関本 博 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (00108242) ; 山脇 道夫 東京大学, 工学部, 教授 (30011076) ; 平川 直弘 東北大学, 工学部, 教授 (20005391)
• Keywords: トリウム / トリウムサイクル / ウラン233 / 原子炉設計 / 溶融塩炉 / 被覆粒子燃料 / ハイブリッド / 再処理

Research Abstract

1.トリウム炉の設計研究: (1)設計用核デ-タの研究; 核分裂即発中性子スペクトルの解析と実験を行った。解析では、軽重核分裂片に対応する二つの核温度を採用し、従来の不一致が解消できた。実験では、 ^<232>Th(以下Th)の核分裂中性子スペクトルを求めた。異核種間の共鳴の干渉効果についてモンテカルロ計算をし、実験値との比較を行った。ハイブリッドに関連し、金属トリウムパイル中の14MeV中性子の輸送を実験解析し、我が国の核デ-タJENDLー3の優位性を明らかにした。 (2)設計研究; 小型溶融塩炉の設計を進めた。とくに動特性解析で実効遅発中性子収率や過渡応答を求めた。また溶融塩の熱水力学的解析を行い、定常運転時と緊急停止時の温度と流れを調べた。高燃焼度を目指す稠密炉心のPWRおよびBWRにTh/^<233>Uを装荷した場合の核特性を解析し、 ^<235>U/Pu系と比較検討した。増殖性に関係の深いブランケット内の中性子束分布を正確に計算できる方位依存群定数を提案し、実験値との一致を得た。21世紀とそれ以降における準核平衡社会において、長寿命核廃棄物を低減する方策や固有安全性を持つ原子炉について検討した。
2.トリウム炉の燃料材料研究: (1)燃料の研究; 被覆粒子型ThO_2と(Th,U)O_2燃料をJMTRで照射し、照射挙動を観察し、硝酸溶液への溶解性、金相観察、燃料核移動係数測定、Pd腐食の観察、燃料破損率の測定などを行った。新しいトリウム燃料、とくに金属間化合物または水素化物燃料について検討中である。 (2)溶融塩と構造材; ニッケルと溶融塩の共存性について実験し、揮発性化合物生成によるらしいニッケル溶解を見出した。液体金属中の各種多価イオンの拡散係数を測定し、溶融塩中のデ-タと比較した。また酸化還元反応機構の解明のための測定も続けている。 (3)再処理の研究; ジホスフィン酸によるEuの液ー液抽出挙動を調べ、含浸液体膜による輸送の評価に適用した。

Research Products

• [Publications] 木村 逸郎: "ウランに代るトリウム資源ートリウム燃料炉を動かす" Gakken Mook (最新科学シリ-ズ). 9. 100-108 (1990)
• [Publications] 木村 逸郎: "「トリウム利用」日印セミナ-の報告" 炉物理の研究. 40. 12-16 (1991)
• [Publications] M.Srinivasan: "Brief Report on IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization" J.Nucl.Sci.Technol.
• [Publications] 赤堀 光雄: "高温酸浸出法による酸化トリウム系被覆粒子燃料の破損粒子の検出" JAERIーM. 90ー143. 1-13 (1990)
• [Publications] 白鳥 徹雄: "酸化トリウム系被覆粒子燃料の高燃焼度における照射挙動と健全性" JAERIーM. 90ー144. 1-64 (1990)
• [Publications] T.Yamamoto: "Hydrogen AbsorptionーDesorption Properties of U_2Ti" J.Nucl.Materials. 170. 140-146 (1990)
• [Publications] C.Ichihara: "Characteristics of Thorium Loaded Fusion Fission Hybrid System" JAERIーM.
• [Publications] S.A.Hayashi: "Fast Neutron Spectrum Measurement from Thorium Scatterer Using Associated Particle Method" JAERIーM.
• [Publications] H.Chatani: "Measurement of ^<232>Th(n,2n) ^<231>Th Reaction Cross Section with 14MeV Neutrons" JAERIーM.
• [Publications] H.Oigawa: "SelfーShielding Factors for Neutron Capture Reactions of ^<238>U and ^<232>Th in Energy Range of 1ー35 keV" J.Nucl.Sci.Technol.
• [Publications] 三田地 紘史: "小型溶融塩発電炉の核的特性" 日本原子力学会誌. 32. 377-384 (1990)
• [Publications] K.Furukawa: "Thorium MoltenーSalt Nuclear Energy Synergetics" J.Nucl.Sci.Technol.27. 1157-1178 (1990)
• [Publications] I.Kimura: "Comprehensive Study on Thorium as an Energy Source in the 21 Century" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] T.Ohsawa: "Methods and Results of Evaluation of Nuclear Data for Thorium Cycle Development" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] N.Hirakawa: "Measurement of Fast Neutron Nuclear Data of Thー232" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] T.Takeda: "Neutronic Properties of Spectral Shift Light Water Reactors with Thorium Fuel" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] T.Naka: "Actinide Production Analysis for Th/Uー233 Cycle LWR" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] H.Sekimoto: "Use of Uー233 for High Flux Reactors" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] K.Kobayashi: "Critical Experiments with the KUCA Containing Thorium" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] K.Kanda: "Reactivity Measurements and Analyses for Chemical Materials Used in a Thorium Molten Salt Reactor Fuel" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] K.Kanda: "Effect of Uraniumー235 Enrichment on Initial Reactivity of Molten Salt Reactor" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] N.Hirakawa: "Study of Reactor Kinetics of Small Size Molten Salt Reactor" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] K.Furukawa: "Global Nuclear Energy SystemーThorium MoltenーSalt Nuclear Energy Synergeticsー" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] K.Furukawa: "Preliminary Safety Examination on Thorium MoltenーSalt Nuclear Energy Synergetics" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] I.Kimura: "Characteristics of Thorium Loaded FusionーFission Hybrid Systemー14 MeV Neutron Transport in Thoriumー" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] M.Yamawaki: "Thermochemical Study of Thorium and ThoriumーUranium Monocarbides" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] H.Furuya: "Chemical Diffusion of Constituent Elements in the ThoriumーUranium Mixed Oxide Fuel" Proceedings of IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization.
• [Publications] K.Furukawa: "Proceedings of Second International Symposium on Advanced Nuclear Energy ResearchーEvolution by Accelerators" 日本原子力研究所, 747 (1990)
• [Publications] K.Furukawa: "The Role of Advanced Nuclear Power Technologies in Developing Countries : Criteria and Design Requirements (IAEAーTECDOCー541)" International Atomic Energy Agency, 200 (1990)
• [Publications] K.Furukawa: "A Future for Energy" Pergamon Press, 300 (1990)