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

1991 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 / 溶融塩 / 溶融塩炉 / ハイブリッド / 被覆粒子燃料 / 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;逆過程断面積のエネルギ-依存性を考慮した核分裂中性子スペクトルの解析を行い、実験値再現に至った。京大炉ライナックでは、新たに鉛減速スペクトロメ-タが完成し、予備実験が進んだ。(2)設計研究;減速材対燃料比の小さなBWRにTh/ ^<233>Uを装荷した炉心設計を行い、転換比1.0‐1.1を得た。マルチバンド法のブランケット領域への適用性を確認した。未来準平衡社会において、3基の高速炉と1基の熱炉を組合せるとよいことを示した。溶融塩炉の設計研究では、25年間運転の最適パラメ-タを求め、崩壊熱による自然対流の計算を行った。さらに、溶融塩炉における超ウラン元素(TRU)消滅の可能性について計算し、見通しを得た。(3)臨界実験とハイブリッド実験;原研の高速臨界集合体(FCA)にトリウム金属板を入れて反応度を求めた。計算値が約20%も実験値より小さく検討を要す。インドで行われた ^<233>U炉心臨界実験の解析を進め、将来のKUCAでの実験を計画とした。酸化トリウムパイルを完成し、14MeV中性子の輸送実験を行っている。
2.トリウム炉の燃料材料研究:(1)燃料の研究;引続き、被覆粒子燃料の原子炉照射を行っている。また、イオン価の変化と格子定数の変化を求めた。新しい燃料として、U‐Ti‐Zr系合金を作り、水素化物生成挙動を調べ、高温相の解明を図っている。やがてThを含める。(2)溶融塩と構造材;液体ビスマス中のTRUやFPの拡散、溶融塩からのTの回収など多くのデ-タを得た。また、溶融塩と材料の共存性に対するフッ素ポテンシャル依存性を調べている。(3)再処理の研究;DTMPPAのケロシン溶液を用い、Th、Uおよび希土類元素の抽出挙動を調べた。Th、U、Zrは高い硝酸濃度からでも完全に抽出され、希土類元素を水相に残して、有機相に抽出分類できた。アルコ-ル含量で分配比が制御できる。

Research Products

• [Publications] I.Kimura: "Comprehensive Study on Thorium as an Energy Source in the 21 Century" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 1-6 (1991)
• [Publications] H.Oigawa: "Self‐shielding Factors for Neutron Capture Reactions of U‐238 and Th‐232 in Energy Range of 1‐35 keV" J.Nucl.Sci.Technol.28. 879-893 (1991)
• [Publications] H.Chatani: "Measurement of ^<232>Th(n,2n)^<231>Th Reaction Cross Section with 14.5 MeV Neutrons" Ann.nucl.Energy.
• [Publications] T.Ohsawa: "Methods and Results of Evaluation of Nuclear Data for Thorium Cycle Development" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 197-203 (1991)
• [Publications] T.Ohsawa: "An Improved Model for Fission Neutron Spectrum Calculation: Non‐equitemperature Medland‐Nix Model" JAERI‐M91‐032. 383-393 (1991)
• [Publications] T.Ohsawa: "Analysis of Fission Neutron Spectra by Non‐equitemperature Madland‐Nix Model" Proc.Intern.Conf.on Nuclear Data for Science and Technology.
• [Publications] N.Hirakawa: "Neasurement of Fast Neutron Nuclear Data of Th‐232" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 204-210 (1991)
• [Publications] N.Hirakawa: "Study of Reactor Kinetics of Small Size Molten Salt Reactor" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 211-216 (1991)
• [Publications] H.Sekimoto: "Thorium cycle in Future Quasi‐Equilibrium Nuclear Society" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 29-33 (1991)
• [Publications] H.Sekimoto: "Use of U‐233 for High Flux Reactors" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 231-235 (1991)
• [Publications] H.Sekimoto: "Preliminary Study on Future Society in Nuclear Quasi Equilibrium" J.Nucl.Sci.Technol.28. 941-946 (1991)
• [Publications] T.Obara: "New Numerical Method for Equilibrium Cycle of High Conversion pebble Bed Reactors" J.Nucl.Sci.Technol.28. 947-957 (1991)
• [Publications] T.Takeda: "Neutronic Properties of Spectral Shift Light Water Reactors with Thorium Fuel" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 57-61 (1991)
• [Publications] T.Naka: "Actinide Production Analysis for Th/U‐233 Cycle LWR" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 177-183 (1991)
• [Publications] T.Takeda: "Application of Multiband Method to KUCA Tight‐Pitch Lattice Analysis" J.Nucl.Sci.Technol.28. 863-869 (1991)
• [Publications] K.Furukawa: "New Safe Nuclear Energy for the Next Century;Thorium Molten Salt Nuclear Energy Synergetics" Proc.Florence World Energy Research Symp.89-102 (1990)
• [Publications] K.Furukawa: "Global Nuclear Energy System;Thorium Molten Salt Nuclear Energy Synergetics" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 21-28 (1991)
• [Publications] K.Furukawa: "Preliminary Safety Examination on Thorium Molten Salt Nuclear Energy Synergetics" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 273-280 (1991)
• [Publications] K.Furukawa: "Radiowaste Management in Global Application of Thorium Molten‐Salt Nuclear Energy Synergetics with Accelerator Breeders" Proc.Specialists Meeting on Accelerator‐Driven Transmutation Technology for Radiowaste and Other Applications. 686-697 (1991)
• [Publications] K.Furukawa: "Global Measure for Energy and Environmental Problems by Thorium Molten‐Salt Nuclear Synergetics" Material Science Forum. 73/75. 685-692 (1991)
• [Publications] K.Kobayashi: "Critical Experiments with the KUCA Containing Thorium" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 245-254 (1991)
• [Publications] K.Kanda: "Reactivity Measurements and Analyses of Chemical Materials Used in a Thorium Molten Salt Reactor Fuel" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 217-221 (1991)
• [Publications] K.Kanda: "Effect of U‐235 Enrichment of Initial Reactivity of Molten Salt Reactor" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 222-223 (1991)
• [Publications] M.Hayashi: "Calculation of U‐233 Core by SRAC" Annu.Rept.Res.Reactor Inst.,Kyoto Univ.
• [Publications] I.Kimura: "Characteristics of Thorium Loaded Fusion‐Fission Hybrid System‐14MeV Neutron Transport in Thorium" Proc.Indo‐Japan Seminar on Thorium Utilization. 255-260 (1991)
• [Publications] S.A.Hayashi: "Fast Neutron Spectrum Measurement from Thorium Scatterer Using Associate Particle Method" JAERIーM91ー032. 237-244 (1991)
• [Publications] C.Ichihara: "14 MeV Neutron Transport in Thorium Metal Piles" JAERIーM91ー032. 415-424 (1991)
• [Publications] S.A.Hayashi: "Integral Experiments with regard to the Thoriumーbased Hybrid Fusion Blanket" Proc.Intern.Conf.on Nuclear Data for Science and Technology.
• [Publications] T.Yamamoto: "Hydrogen AdsorptionーDesorption Properties of U_2Ti" J.Nucl.Mater.170. 140-146 (1990)
• [Publications] T.Yamamoto: "New Ternary Hydride Formation in UーTiーH System" Sci.Rep.Ritu. A35(2). 275-282 (1991)
• [Publications] T.Yamamoto: "Hydrogen AbsorptionーDesorption Properties of UC_0" J.LessーCommon Metals. 172/174. 71-78 (1991)
• [Publications] M.Yamawaki: "Thermochemical Study of Thorium and ThoriumーUranium Monocarbides" Proc.IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization. 148-155 (1991)
• [Publications] M.Yamawaki: "Nonstoichiometry and Relevant Thermochemical Properties of Thorium and ThoriumーUranium Monocarbides" Solid State Ionics. 49. 217-223 (1991)
• [Publications] M.Sugisaki: "Tritium Release Behavior of an AlーMgーLi Alloy Irradiated by Thermal Neutrons" J.Nucl.Mater.179/181. 312-315 (1991)
• [Publications] Y.Inagaki: "Electron Spin Resonance Studies of Gammaーirradiation Damage in Simulated Nuclear Waste Glass" J.Nucl.Sci.Technol.28. 314-320 (1991)
• [Publications] K.Idemitsu: "Migration of Cesium,Strontium and cobalt in Water Saturated Concretes" Scientific Basis for Nuclear Waste Managemant. 14. 427-432 (1991)
• [Publications] H.Furuya: "Chemical Diffusion of Constituent Elements in the ThoriumーUranium Mixed Oxide Fuel" Proc.IndoーJapan Seminar on Thorium Utilization. 156-164 (1991)
• [Publications] H.Moriyama: "Kinetics of Reductive Extraction of Actinide and Lanthanide Elements from Molten Fluoride into Liquid Bismuth" J.Nucl.Mater.182. 113-117 (1991)
• [Publications] 竹中 俊英: "溶融塩化リチウムー塩化カリウムの中でのハイドライドイオンの電極反応" DENKI KAGAKU. 59. 759-765 (1991)
• [Publications] 竹中 俊英: "溶融塩化リチウムー塩化カリウムの中でのデュ-テライドイオンの電極反応" DENKI KAGAKU. 59. 796-797 (1991)
• [Publications] K.Akiba: "Solvent Extraction of Thorium,Uranium and Some Metals from Nitrate Solution with Organophosphinic Acid" Proc.Symp.on Solvent Extraction 1991. 181-186 (1991)
• [Publications] M.Akabori: "Effect of Additives on Irradiation Induced Change of Lattice Parameter in ThO_2" J.Nucl.Sci.Tech.28. 841-847 (1991)
• [Publications] M.Akabori: "Release of Fission Cerium from Highーburnup (Th,U)O_2" J.Nucl.Mater.
• [Publications] K.Fukuda: "Research and Development of HTTR Coated Particle Fuel" J.Nucl.Sci.Tech.28. 570-581 (1991)