第31回原子力委員会
資料第3号

燃料プラットフォームの状況

電力中央研究所 原子力技術研究所
研究参事

尾形 孝成

2020年10月6日

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背景・目的 原子力委員会は、「原子力利用の基本的考え方」（平成29年7月20日原子力委員会）および「原子力利用の基本的考え方」のフォロー
アップ～原子力関係組織の連携・協働の立上げ～（第14回原子力委員会資料第2-1号、平成30年4月11日原子力委員会） （次頁）において、原子力関係事業者と研究開発機関の連携・協働の推進を提言
 これを受けて、「軽水炉の長期利用・安全」の取り組みにおける燃料の研究開発の分野において、原子力関係事業者と研究開発機関の連携や協働を行う場を構築し、科学的知見や知識の収集・体系化・共有による厚い知識基盤の構築を進めることを目的として、2018年10月に(一財)電力中央研究所（以下、電中研）原子力技術研究所に「燃料プラットフォーム」を設置
 ここでは、「燃料プラットフォーム」のフェーズ１（2018年10月～2020年3月）の報告書（参考資料参照）の概要とフェーズ２（2020年9月～2023年3月）の進め方（案）を説明

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「原子力利用の基本的考え方」のフォローアップ～原子力関係組織の連携・協働の立上げ～（第14回原子力委員会資料第2-1号、平成30年4月11日原子力委員会）

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対象分野・実施内容【対象分野】
 軽水炉燃料の研究開発（熱水力・原子炉物理・高速炉等との関連にも留意）
 軽水炉燃料の設計と製造
 通常運転時･過渡時･事故時の燃料と被覆管のふるまい 使用済燃料の輸送･貯蔵
 モデリング＆シミュレーション、など【実施内容】
 フェーズ１（2018～2019年度）： 国内で利用可能な研究開発設備と国内外の研究開発動向の調査･整理、研究開発課題の摘出と産業界の立場からの重要度評価
 フェーズ２（2020～2023年度）： 国内外の研究開発動向の調査と情報共有、
フェーズ１で摘出した研究開発課題に関する国内外の取組みの充足性の分
析、課題解決に向けた取組みの優先順位付け、実施すべき研究開発項目の摘出とロードマップの検討、効率的・効果的な研究開発計画案の検討（人材育成の方策や技術革新の可能性についても検討）
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4期待される成果 産業界のニーズに合った研究の推進を加速し、産業界の課題を解決するための道筋を明示
 核燃料の研究開発の発信源
 国際共研など、研究開発の新たな枠組の創出を期待 国内外の研究開発動向の分析による研究開発課題の確認、見直し
 将来必要とされる学術基盤の提示による核燃料分野の研究開発の活性化、人材育成

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体制と分担燃料プラットフォーム

内閣府原子力政策担当室

資源エネルギー庁
電力会社

電中研

INSS

原子力機構

（事務局）

燃料メーカー
 国内外の研究開発動向の調査
 国内外研究開発インフラの調査
 産業界のニーズ整理・優先順位付け

 研究開発課題摘出・分析
 課題解決方法の検討
 研究開発計画案の検討
 人材育成方策・技術革新の可能性等の検討

 実現可能性を重視する観点から、産業界と研究機関の連携を重視 学術論文、国際会議、IAEAレポート、OECD/NEAレポート等の調査を分担
 配布資料は原則として公開可能とし、議事録と成果報告書は公開を前提
 燃料研究への取組み状況を踏まえて、必要に応じて大学に参加頂く 炉物理・熱流動・高速炉燃料等の専門家にも参加頂く
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フェーズ１の成果（１） 5回の会合を開催
 国内外の軽水炉燃料研究開発状況の調査
 原子力規制庁・原子力機構・電中研・電力/燃料メーカー・大学における研究開発の現状、 経産省・文科省による公募事業
 最近10年のIAEAおよびOECD/NEAにおける活動と関連報告書
IAEAでは使用済燃料の貯蔵に関する報告書が比較的多く、OECD/NEAでは事故時（RIA・LOCA）における燃料のふるまいに関する報告書が多い。

 欧州の軽水炉に関する研究開発プラットフォームNUGENIAのロードマップ
トリウム燃料、SMR用燃料、MA含有燃料などを含め、網羅的に言及

 最近10年の国際会議における発表論文の動向
燃料ペレットに関する研究は減少傾向、事故耐性燃料開発に関する発表件数は高止まり、被覆管改良・貯蔵・輸送に関する報告は継続

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フェーズ１の成果（２） 調査結果を踏まえて摘出した研究開発課題について、産業界の立場から重要度・緊急性・分担案を検討、取り組みの現状・研究の現状・海外の取り組み・研究機関からの提案を整理

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フェーズ１の成果（３） 産業界の立場から重要度が高い課題を摘出、本格的研究開発の着手が望まれる時期によって整理（◎は研究開発の重要性が高いと考えられる課題）
本格的研究開発の着手が望まれる時期
区分
5年程度以内10年程度以内

既設炉・ 新設 炉で 〇運転サイクル長期化への対応の高効率利用〇出力向上への対応◎燃料ペレットの改良◎被覆管材料の改良

既設炉・ 新設 炉で ◎過渡時・事故時の燃料挙動解明の継続的安全性・ 〇熱水力設計評価技術の高度化・
信頼性向上
不確かさの定量評価〇核設計評価技術の高度化・
不確かさの定量評価〇安全審査の効率化
長期乾式貯蔵への備え（効率的貯蔵と安全性向上）◎被覆管材料の改良◎事故耐性燃料の開発◎地震時の燃料集合体の健全性◎燃料集合体の構造強化

共通事項

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◎モデリング技術・解析コードの高度化◎照射試験・照射後試験技術の充実・高度化◎炉外試験技術の高度化◎キャスク構造材料の劣化評価技術10年程度後で可◎5％超濃縮度燃料の製造・照射挙動評価◎PIEデータ拡充等高燃焼度
燃料の挙動評価◎燃料長期健全性実証◎臨界管理の合理化（燃焼度クレジット導入）◎高燃焼度MOX燃料貯蔵◎漏えい燃料の管理◎コンクリートキャスク導入◎崩壊熱測定実験データの拡充と不確かさの低減◎使用済試験燃料の処理技術確立

9フェーズ２の進め方（案）2020年度

2021年度

2022年度

2023年度以降
事業提案？

研究開発動向調査・情報共有、人材育成・技術革新検討
研究開発課題重要度評価見直し・ 国内外
取組状況調査・分析他
課題解決優先順位付け、研究開発項目摘出、ロードマップ・計画案検討
達成度確認

第三期？

とりまとめ

 国内外の研究開発動向の調査と情報共有 フェーズ１で摘出した研究開発課題について、重要度評価の見直し、国内外の取組状況の調査と充足性分析、課題解決に向けた取組みの優先順位付け、研究開発項目摘出、ロードマップ検討、効率的・効果的研究開発計画案検討
 人材育成の方策や技術革新（イノベーション）の可能性に関する検討
 当面WebExやZoom等による遠隔会合を利用 フェーズ１と同様に、配布資料は原則として公開可とし、議事録と成果報告書は公開を前提に作成
202010追加すべき実施内容の例
 原子力関係事業者と研究開発機関の連携や協働を行う場の構築、および科学的知見や知識の収集・体系化・共有による厚い知識基盤の構築の観点から、下記のような活動の追加を検討
 近年の研究開発動向をまとめた現状報告の作成、発信 上記のうち、テーマを絞り込んで深掘りした現状報告の作成、発信 IAEA技術会合の開催提案、OECD/NEA共同研究プロジェクト提案等
 人材育成への寄与を考慮し、核燃料に関する幅広い学術基盤を網羅した教科書の作成、若手研究者の研修会の企画など
 設計基準事象を超える事故時の燃料挙動、核設計・燃焼解析、水化学、熱水力分野など、核燃料研究との境界分野への展開・拡充
 軽水炉燃料研究への応用の観点から、高速炉・ガス炉・溶融塩炉等
新型炉燃料研究の現状調査

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