放射性核廃棄物の排出しない原子力システムに関する研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09044146
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 齋藤 正樹 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (30215561)
• 研究分担者: 赤塚 洋 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (50231808) ; 飯尾 俊二 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (90272723) ; 井頭 政之 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (10114852) ; 鈴木 正昭 東京工業大学, 工学部, 助教授 (70114874) ; 二ノ方 寿 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (60251675)
• キーワード: 核分裂反応 / 核融合反応 / 核破砕反応 / 放射性物質消滅 / 増殖 / 共生系 / 混合系 / 余剰中性子

研究概要

核分裂反応を利用した核分裂炉、核融合反応を利用した核融合炉さらに核破砕反応を利用した加速器駆動炉のそれぞれの核反応の特性を活かし、単独系かあるいは共生(symbiont)系または混成(Hybrid)系として統合し、(1)エネルギーの生産及び(2)臨界安全性の確保はもとより、(3)長い将来(数千年〜一万年)に渡って利用する核燃料の増殖、さらに(4)系内の余剰中性子を利用して有害な放射性核反応生成物を消滅(核変換)し、原子力システム外には人間社会に有用なエネルギーと無害化された物質のみを排出する革新的な原子力システムの概念の成立性に関する研究を昨年度に引き続き実施した。
まず、上記4つの目標を達成するためには、核分裂反応系だけでは、放射性核種を変換(消滅)するための余剰の中性子数に限界があり、消滅対象とする放射性核種の条件によっては、余剰の中性子の数が不足することがある。この問題を解決するために、システム内の中性子経済を改善することを目的とし、核分裂反応系で生成されるエネルギーにより駆動される核破砕反応系や核融合反応系等によって生成される中性子を、核分裂反応系おける不足中性子を補うための外部中性子源として利用する共生系及び混成系における中性子及びエネルギー経済性を評価する一般的な方法論を提案し、各種の共生系及び混成系の中性子及びエネルギー経済性を比較評価した。
さらに、システムを構成する各種原子炉(核分裂炉、核融合炉、加速器駆動炉)
における核反応特性(燃料増殖特性や、核廃棄物消滅特性等)の解析を行い、上記目標を満足する各種原子炉概念の検討を行った結果、消滅条件によっては核分裂反応の単独系でも上記目標を満たす可能性があるが、核融合反応や加速器による核破砕反応との共生系あるいは混成系のほうが、上記目標をより効果的に満足できることが明らかになった。
また、評価に必要な核データベースの整備や適切な核燃料サイクル技術(元素分離法や核種分離法)の検討を行った。

研究成果

• [文献書誌] 飯尾 俊二: "核融合エネルギーに関連した資源量" プラズマ・核融合学会. 74、[7]. 685-691 (1998)
• [文献書誌] H.Tsutusi: "Transmutation of Fission Products by High-Field Tokamak Reactor with Force-Balanced Coil" Fusion Enhineering and Design. vol.41. 431-436 (1998)
• [文献書誌] 赤塚 洋: "RF放電プラズマを用いた同位体分離" プラズマ核融合学会誌. 74、[3]. 219-224 (1998)
• [文献書誌] 赤塚 洋: "直流放電プラズマを用いた同位体分離" プラズマ核融合学会誌. 74、[3]. 225-232 (1998)
• [文献書誌] A.N.Ezoubtchenko: "Isotope Separation in Dischrge Plasmas of Moleclular Gases" プラズマ核融合学会誌. 74、[3]. 233-238 (1998)
• [文献書誌] H.Akatsuka: "A Fundamental Study on Isotope Separation in a Direct Current Discharge" Proc.3rd Korea-Japan Seminar on Advancede Reactors. 161-168 (1998)
• [文献書誌] T.Yoshida: "Fuel Cycle Nuclear Data Activity in Japan" Proc.Int.Conf.Nucl.Data for Sci.and Technol.,Trieste. 1084 (1997)
• [文献書誌] A.N.Ezoubtchenko: "Meassurement of Plasma Parameters in the Direct Current Discharge for Isotope Separation" Plasma Sources Science and Technology. 7. 136-140 (1998)
• [文献書誌] M.Saito: "Approach to Harmonized Nuclear Energy System" Genshikaku Kenkyu. VOl.43 No.5. 55-61 (1999)
• [文献書誌] V.Artisyuk: "Contribution of External Neutron Sorces to Excess Neutron Generation" Kerntechnik. VOl.63 No.5-6. 255-260 (1998)
• [文献書誌] A.Yu.Konobeev: "Calculation of Lead Target Parameters Irradiated by High-Energy Protons" Nuclear Energetics. No.4. 44-52 (1998)
• [文献書誌] V.Apse: "Elemental Cesium Transmutation in Blanket of ITER-Type Fusion Facility,Part1.Transmutation in Hard Neutron Spectrum" Nuclear Energetics. No.5. 54-59 (1998)
• [文献書誌] V.Apse: "Elemental Cesium Transmutation in Blanket of ITER-Type Fusion Facility,Part2.Transmutation in Softened Neutron Spectrum" Nuclear Energetics. No.6. 36-44 (1998)
• [文献書誌] M.Igashira: "Study on Neutron Capture Reaction by Important Fission Products" Proc.the 3rd Korea-Japan Semina on Advanced Reactors. 175-181 (1998)