リサイクル燃料の輸送・貯蔵

全文

(1)プロジェクト課題. リサイクル燃料の輸送・貯蔵背景・目的わが国は、原子力発電の使用済燃料を再処理しリサイクルする政策をとっており、六ヶ所の再処理工場の操業開始遅延や今後の設備利用率に柔軟に対応する必要がある。本課題では、原子力発電所の安定運転および柔軟な再処理計画を支援するため、経済的で信頼性の高い長期・大容量貯蔵技術を開発・提案し、実用化を促進する。また、原子燃料サイクルの本格化に伴い、原子燃料の輸送量が、ここ数年で 3 倍に増大すると言われている。本課題では、安全で合理的な輸送の開発・評価技術を提案する。. 主な成果 1．経済性に優れたコンクリートキャスク貯蔵技術の実用化経済性に優れたコンクリートキャスク用金属キャニスタの密封性の阻害要因となる応力腐食割れを、材料および環境面から克服するため、ステンレス鋼の溶接残留応力や流入塩分を低減させる等の技術を提案した［N 0 9］。これまでに開発・提案した、海岸近傍の使用済燃料中間貯蔵施設の給気口に設置する低圧力損失の塩分低減装置を実環境下におき、長期の塩分捕獲データの取得を開始した（図 1）。また、実環境下の暴露試験場での、コンクリートキャスクの冷却流路を模擬した風洞内において、キャニスタ表面を模擬した加熱金属表面に付着する塩分量の経時変化データを取得した（図2）［N 0 9 0 2 3］。 2．次世代大容量貯蔵技術の開発使用済燃料の大容量貯蔵において経済性に優れるボールト貯蔵方式について、主要構造部材であるコンクリートの現行温度制限値 6 5℃を超える合理的な設計温度を提案するため、フランス CEA・EDF との共同研究により、実物大ボールト貯蔵施設に対してひび割れや材料変化を把握する熱負荷試験（8 0℃加熱）を実施した。その結果、コンクリート中の水分移動や弾性波速度の変化に関するデータを取得した（図 3）。 3．MOX 新燃料輸送容器の密封部長期健全性海外からの MOX 新燃料輸送容器の合理的な気密漏洩検査間隔を提案するため、密封部ゴムガスケットの加熱劣化促進試験を行った結果、7 0℃、5 年間に相当する環境中に曝されたとしても、密封健全性を維持できることを明らかにした［N 0 9 0 0 2］。 4．MOX 新燃料輸送物の仮想海没時の環境影響評価地球温暖化予測計算のために開発した海洋モデルを用いて、MOX 新燃料輸送物等の海没を仮想した時の核種の海洋中拡散濃度評価を行った。その結果、公衆の被ばく線量は、国際放射線防護委員会（ICRP）勧告の線量当量限度（1 mSv ／年）と比較し、無視できるほど小さいことを確認した（図 4）［V 0 9 041］。その他の報告書［L0 9 0 0 1］ 14.

(2) 10000. 自然空冷中間貯蔵施設中間貯蔵施設自然空冷. 10. 2. t. -. 付着塩分量（mg/m as Cl ）2 付着塩分量（mg/m as Cl ）. 10. 10010. 2. 2. -. 付着塩分量（mg/m as Cl ）. 100. 2. -. 付着塩分量（mg/m as Cl ）. 自然空冷自然空冷. 2. 3 t : 時間（h）（気中塩分：11 mg/m asmg/m Cl） 3 as Cl） t : 時間（h）（気中塩分：11 2 1000 10000 1000 Q.07 : 付着塩分量（mg/m Qas= Cl） 0.0892 Q = 5 t Q =20as .t0892 室内試験結果 Q = 5 . 07 t Q : 付着塩分量（mg/m Cl） 3室内試験結果 t : 時間（h）（気中塩分：11 mg/m as Cl） 3 t : 時間（h）（気中塩分：11 mg/m as Cl） 1000 100 1000 100 Q = 5.07 tQ = 5.07 t Q = 0.0892Q t= 0.0892 t 室内試験結果室内試験結果. 10000. 給気口給気口給気口給気口. 10000. 原子力技術原子力技術原子力技術原子力技術原子力技術 Q : 付着塩分量（mg/m as Cl） as Cl） Q : 付着塩分量（mg/m. 1. 10 1. 室内試験結果室内試験結果暴露試験結果暴露試験結果暴露試験結果暴露試験結果 0.1 1 0.1 室内試験結果 3 室内試験結果 3 asg/m Cl） as （気中塩分：2 μg/m μ 暴露試験結果（気中塩分：2 Cl）暴露試験結果暴露試験結果 0.1 暴露試験結果 0.01 0.1 0.01 3 as Cl）（気中塩分：2 μg/m 3 1.E+00 1.E+00 1.E+01 1.E+01 1.E+02 1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+06 1.E+07 1.E+07 1.E+03 1.E+04 as Cl） 1.E+05 （気中塩分：2 μg/m 時間（h）時間（h） 0.01 0.01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07 時間（h）時間（h） 1. 加熱試験片加熱試験片（5個/風洞）（5個/風洞）加熱試験片加熱試験片（5個/風洞）（5個/風洞）. 中間貯蔵施設コンクリートキャスクコンクリートキャスク中間貯蔵施設コンクリートキャスクコンクリートキャスク. 実環境試験用実環境試験用風洞×5基風洞×5基実環境試験用実環境試験用風洞×5基海塩粒子海塩粒子風洞×5基キャニスタキャニスタ図 2 室内試験と暴露試験場（海岸からの距離約図 2 室内試験と暴露試験場（海岸からの距離約水海塩粒子水海塩粒子4km）での付着塩分量の経時変化図4km）での付着塩分量の経時変化 2 室内試験と暴露試験場（海岸からの距離約キャニスタキャニスタ水図 2 室内試験と暴露試験場（海岸からの距離約図 2 室内試験と暴露試験場（海岸からの距離約図図 1 使用済燃料中間貯蔵建屋への流入塩分低減装水 4km）での付着塩分量の経時変化室内と実環境試験での気中塩分濃度や付着量の室内と実環境試験での気中塩分濃度や付着量の 1 使用済燃料中間貯蔵建屋への流入塩分低減図 1 使用済燃料中間貯蔵建屋への流入塩分低減 4km）での付着塩分量の経時変化 4km）での付着塩分量の経時変化相関性に関するデータが得られつつある。相関性に関するデータが得られつつある。置の仕組みと試験装置の外観装置の仕組みと試験装置の外観装置の仕組みと試験装置の外観室内と実環境試験での気中塩分濃度や付着量の室内と実環境試験での気中塩分濃度や付着量の相関図 1 使用済燃料中間貯蔵建屋への流入塩分低減室内と実環境試験での気中塩分濃度や付着量の図 1 使用済燃料中間貯蔵建屋への流入塩分低減室内試験では、最大 90%の塩分を捕獲した。室内試験では、最大 90%の塩分を捕獲した。. 室内試験では、最大 9 0％の塩分を捕獲した。性に関するデータが得られつつある。相関性に関するデータが得られつつある。装置の仕組みと試験装置の外観相関性に関するデータが得られつつある。装置の仕組みと試験装置の外観室内試験では、最大 90%の塩分を捕獲した。ボールト駆体ボールト駆体室内試験では、最大 90%の塩分を捕獲した。ボールト駆体ボールト駆体 3 3 [unit/m ] [unit/m ]. [unit/m3][unit/m3]. 周辺地盤周辺地盤加熱器: 100kW100kW 加熱器:. 周辺地盤夏期温度分布夏期温度分布周辺地盤. 加熱器: 100kW 加熱器: 100kW 夏期温度分布夏期温度分布. 図4 図放射性輸送物の仮想海没時の評価結果 4 放射性輸送物の仮想海没時の評価結果の一例の一例図 4 放射性輸送物の仮想海没時の評価結果図 4 放射性輸送物の仮想海没時の評価結果海洋モデルを用いて、日本沿岸域や全球海洋海洋モデルを用いて、日本沿岸域や全球海洋の一例の一例図 4 放射性輸送物の仮想海没時の評価結果の一例を対象とした海洋中核種濃度評価手法を構築を対象とした海洋中核種濃度評価手法を構築海洋モデルを用いて、日本沿岸域や全球海洋海洋モデルを用いて、日本沿岸域や全球海洋海洋モデルを用いて、日本沿岸域や全球海洋を対象した。上図では、季節変動を考慮した海洋流動した。上図では、季節変動を考慮した海洋流動を対象とした海洋中核種濃度評価手法を構築を対象とした海洋中核種濃度評価手法を構築とした海洋中核種濃度評価手法を構築した。上図で場における月平均の海洋表層（水深 0-100m）場における月平均の海洋表層（水深 0-100m）した。上図では、季節変動を考慮した海洋流動した。上図では、季節変動を考慮した海洋流動 3 3 のトレーサ濃度（unit/m ）を示している。3 カ年ののトレーサ濃度（unit/m ）を示している。3 カ年のは、季節変動を考慮した海洋流動場における月平均場における月平均の海洋表層（水深 0-100m）0-100m）場における月平均の海洋表層（水深図３図３ボールト貯蔵室の加熱状況とコンクリートボールト貯蔵室の加熱状況とコンクリート計算を行い、2 3年目以降同じ季節変動パターン年目以降同じ季節変動パターン計算を行い、2 の海洋表層（水深 0−1 0 0m）のトレーサ濃度（unit/ 3 のトレーサ濃度（unit/m ）を示している。3 カ年のカ年ののトレーサ濃度（unit/m ）を示している。3 中の相対湿度（RH）の経時変化中の相対湿度（RH）の経時変化が繰り返されることを確認した。初年度の 1 月に図３ボールト貯蔵室の加熱状況とコンクリート 3 が繰り返されることを確認した。初年度の 1 年目以降月に図３ボールト貯蔵室の加熱状況とコンクリート計算を行い、2 年目以降同じ季節変動パターン m ）を示している。3 カ年の計算を行い、2 図 3 ボールト貯蔵室の加熱状況とコンクリート中計算を行い、2 年目以降同じ季節変動パターン約 2 年の加熱期間中の部材中央（厚さ 55ｃｍ）の約 2 年の加熱期間中の部材中央（厚さ 55ｃｍ）の ×位置から放出すると、図示した 3 年目の 11 月中の相対湿度（RH）の経時変化 ×位置から放出すると、図示した 3 年目の 11 中の相対湿度（RH）の経時変化が繰り返されることを確認した。初年度の 1 月に 1 月に月同じ季節変動パターンが繰り返されることを確認しの相対湿度（RH）の経時変化が繰り返されることを確認した。初年度の CEA/EDF 水分の経時変化データを取得した（仏 CEA/EDFに▽位置で最大濃度となった。約 2水分の経時変化データを取得した（仏年の加熱期間中の部材中央（厚さ 55ｃｍ）のに▽位置で最大濃度となった。約 2 年の加熱期間中の部材中央（厚さ 55ｃｍ）の ×位置から放出すると、図示した 3 年目の3 11 月 11 月 ×位置から放出すると、図示した年目の共研）。た。初年度の 1 月に×位置から放出すると、図示し約 2水分の経時変化データを取得した（仏年の加熱期間中の部材中央（厚さ 5CEA/EDF 5cm）の水分共研）。水分の経時変化データを取得した（仏 CEA/EDF に▽位置で最大濃度となった。年目の 1 1 月に▽位置で最大濃度となった。の経時変化データを取得した（仏 CEA ／ EDF 共研）。た 3に▽位置で最大濃度となった。共研）。共研）。. 2 2. 2 2. 15.

(3)