公募公告

令和６年８月２２日
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
研究開発推進部長

大内伸夫（住所）茨城県那珂郡東海村大字舟石川７６５番地１

下記のとおり公募します。

１．公募に付する事項（１）件

名

溶融塩炉の共通基盤技術開発のための安全技術開発等に関する研究（２）内容

別添実施計画書のとおり（３）履行期限
令和７年１月３１日

２．公募に参加する者に必要な資格に関する事項（１）公募参加資格
国もしくは機構の競争参加資格を有すると認められた者とする。なお、機構の競争参加資格の認定を受けていない者であっても、参加意思確認書を提出することができるが、その者が応募要件を満たすと認められ、競争的契約手続きに移行した場合に技術提案書等を提出するためには、技術提案書等の提出時までに、当該資格の認定を受ける必要がある。

（２）公募に参加できない者
競争に係る契約を締結する能力を有しない者及び破産者で復権を得ない者。資格審査申請書及びその添付書類に故意に虚偽の事実を記載した者等。
過去３年間で情報管理の不備を理由に当機構から取引停止を受けている者。

３．応募要件（１）溶融塩炉に係る専門的な知識と研究開発経験を有すること。
（２）炉心設計及び安全解析を実施できる知見・技術力を有すること。
（３）溶融塩炉の共通技術開発のために必要な国内外での交渉経験を有すること。

４．応募要件等を満たす意思表示
本公募に参加を希望する者は、３項に示す応募要件を満たすことを証明する資料を参加
意思確認書に添付の上、以下の期限までに「６．連絡先」まで、持参又は郵送（書類書留郵便等の配達の記録が残るものに限る）により、提出すること。
上述の資料の様式は自由とするが、応募者の組織として意思決定が確認できる書類とする。
応募要件を満たす者があった場合には、機構は、応募要件の遂行能力を確認し、確認結果を書面にて通知する。
期限：令和６年９月５日（木）必着（郵送による場合も同様とする）

５．備考（１）応募がなかった場合には、特定の者と随意契約を行う。
（２）応募があった場合で、かつ確認の結果合格者があった場合には、一般競争入札（総合評価落札方式）により決定することとなる。その場合には別途公告する。
（３）手続きにおいて使用する言語及び通貨は、日本語及び日本国通貨に限る。

６．連絡先〒３１９－１１１２ 茨城県那珂郡東海村大字村松４番地４９
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
研究開発推進部

研究協力課 関田

TEL：080-4945-8365

江里実施計画書
1. 委託研究題目「溶融塩炉の共通基盤技術開発のための安全技術開発等に関する研究」
2. 委託研究の目的
日本原子力研究開発機構（以下「原子力機構」という。）では、安全性・経済性・機動性に優れた原子力技術の高度化に資する技術開発に必要となる共通基盤技術に関する研究及び開発を推進するため、溶融塩炉等の基盤技術開発を進めている。
本研究は、溶融塩炉の共通基盤技術開発のため、溶融塩炉に係る知見を整理することが目的である。その目的のため、解析技術開発を中心に実施するとともに、燃料・材料・冷却系に関する研究開発を実施する。また、優先度をつけた課題整理及び中長期開発計画作成を行い、将来的な事業成立性の検討に資する。
なお、本委託研究は、経済産業省からの補助事業である「令和６年度革新的原子力技術のための共通基盤技術開発事業」の一部として実施するものである。
3. 委託研究の範囲(1) 安全解析技術開発①負荷追従運転特性解析②一点動特性解析の検証③塩化物廃棄物の処分方法検討④炉心特性解析(2) 燃料技術開発①燃料物性測定②燃料製造と再処理プロセスに必要な物性測定(3) 材料技術開発①構造材料の健全性試験及び解析②腐食挙動試験及び解析③溶融塩-材料相互作用(4) 課題整理及び開発計画作成①技術開発課題の整理②今後の開発計画の検討(5) 報告書の作成
4. 委託研究の内容
第４世代原子炉として対象とされる６炉型の一つである溶融塩炉は、ウランやトリウムなどの核燃料物質を溶融塩に溶解させた液体燃料炉である。また、負の温度反応度に加え、大きな負の密度反応度とボイド反応度を有しており、過渡変化に対する安全性に優れている。燃料が液体のため、燃料の成形加工が不要であり、再処理との適合性にも優れる。第４世代国際フォーラム（GIF）の開発計画では、2025 年までは成立性確認段階とみなされており、長期の研究開発期間を要する見通しである。
そのため、溶融塩炉の共通基盤技術項目について効率的に開発を進める必要がある。
本研究では、溶融塩炉の共通基盤技術開発のため、溶融塩炉に係る知見を整理する。そのため、安全基準構築及び解析技術開発、燃料・材料・冷却系に関する技術開発について、優先度をつけた課題整理及び中長期開発計画作成を複数年にかけて実施するものである。
令和３年度は、安全基準構築及び解析技術開発については検討課題の整理及び予備解析、燃料・材料・冷却系に関する技術開発を、試験技術ガイドライン構築については試験技術の確立及び予備試験並びにガイドライン構築の方針検討、また、課題整理及び今後の開発計画作成を実施した。令和４年度は、安全基準構築及び解析技術開発については解析対象の拡張を、燃料・材料に関する技術開発については試験データを取得を、試験技術ガイドライン構築についてはガイドライン案の検討を実施した。また、課題整理及び今後の開発計画の見直しを実施した。令和
5 年度は、解析評価において、炉心に FP 除去のためのヘリウムボイドが存在する影響を考慮した解析手法に拡張し、さらに塩化物廃棄物を地下処分場に廃棄する場合の課題に関する検討を、燃料・材料に関する技術開発については試験データの増加を、試験技術ガイドライン構築についてはガイドライン案を拡充するとともに、解析技術ガイドライン案の検討を実施した。
令和 6 年度は、これまでに得られた塩化物溶融塩高速炉の知見に基づき、さらに柔軟な負荷追従運転ができる事、炉心を一点動特性モデルで解析して問題ない事、核燃料の物量や廃棄物発生量と処分場の大きさ解析、FP 生成を考慮した物性値の変化、燃料から分離した核分裂生成物を安定な廃棄体に保持する方法、溶融塩による材料腐食に関しての知見を一層深めるとともに、放射線照射環境下における溶融塩流体-材料相互作用調査等の研究を実施する。
(1) 安全解析技術開発①負荷追従運転特性解析
昨年度までの解析によって、原子炉の燃料ポンプ流量を能動的に変化させると、原子炉出力が変化して、時間オーダーの負荷追従が可能であることが明確になった。今年度は、原子炉を制御することなく、負荷の変動対してプラントがどの様に応答するかを解析して、溶融塩炉が日負荷追従のみならず、中央給電指令所からの数分おきの負荷要に対する運転 Load frequency control （LFC)運転と秒オーダーで変動する負荷に対しての Governor Free （GF）運転ができることを示す。
これによって、原子炉が火力発電所と同等の負荷追従が可能であることを示す。
②一点動特性解析の検証
昨年度までの核熱結合解析では、一点動特性モデルを用いている。このモデ
ルは、炉心内の温度とボイド分布が局所的な場合には精度が低くなる。これまで提案している炉心条件で、一点動特性モデルを用いて計算した場合と、炉心内の局所分布を用いた場合について解析し、両者を比較する。
③塩化物廃棄物の処分方法検討
昨年検討した廃棄物に関する文献調査結果に留意しながら、東工大と JAEAが共同で開発した Nuclear Material Balance 4.0 コードを用いて、塩化物溶融塩高速炉を運用する上での生産、消費される核燃料の物量や廃棄物発生量、処分場負荷の評価を可能とする。これにより他の型式の発電炉と比較した評価を実施する。
④炉心特性解析
日本国内で原子炉を運転する場合、利用できる燃料は Pu 富化度 50%が以下に制限される。昨年度までは塩化物塩溶融塩高速炉において Pu 富化度を（＝Pu/(Heavy Metal））を 90%としていたため、今年度は初装荷燃料および追加補給
燃料の Pu 富化度を 50%以下とする場合の燃焼解析を行い、以前の結果と比較し、将来対応について検討・評価する。
(2) 燃料技術開発①燃料物性測定
主要な揮発性核分裂生成物（FP）である Cs について腐食生成物や他 FP および放射化生成物との生成化合物に関する熱力学計算を実施するとともに、気体状化合物の放出特性について測定を行い、環境中への放出の影響について検討する。
②燃料製造と再処理プロセスに必要な物性測定
塩化物溶融塩燃料から分離した核分裂生成物を安定な廃棄体に保持するための廃棄体製造プロセス試験を実施する。得られる結果を基に、廃棄体製造工程における核分裂生成物等のマスバランスを評価する。
(3) 材料技術開発①構造材料の健全性試験及び解析
常陽炉の再稼働に伴う材料照射試験の再開に向けて、塩化物溶融塩とハステロイ合金の中性子照射下共存性試験を行うための照射キャプセル設計と製作についての検討を行う。JAEA 大洗の常陽照射グループと照射キャプセルの概念設計検討を行う。実際に照射キャプセルを製作して溶融塩とハステロイ合金を封入したキャプセルを用いて炉外熱時効試験を実施し、炉内材料溶融塩共存性試験の成立性を検証する。
②腐食挙動試験及び解析
昨年度は、腐食界面に影響を及ぼす FP 混合溶融塩系の分光学的検討さらに、溶融塩中に存在するカチオン種の濃度が予測できれば、カチオン種のレドックスポテンシャルの値から腐食挙動をある程度予測できることが分かった。
今年度は、昨年度の実験的手法を用いた腐食試験及び予測の精度をさらに向上させることを目的とするデータ構築を行う。具体的には、ニッケル基合金（ハステロイ合金）を材料として選定し、溶融 NaCl-CaCl2 中での各種の FP 元素および材料そのものを構成しているカチオン種について、レドックスポテンシャルの序列と腐食挙動の相関について、電気化学的挙動解析後に各種材料評価（SEM、Raman 等）で分析評価により明らかにする。得られた相関関係から腐食の予測を可能とするモデルの提案に向けた検討も併せて行うことを目的とする。これらの検討に加え、溶融塩流動場での試験環境に必要な要素について検討を開始する。
③溶融塩-材料相互作用
溶融塩を用いた原子力システムにおいては放射線照射環境下における溶融塩流体-材料相互作用および放射線影響の理解が必要であり、この観点において実験的、計算科学的、材料開発の三つの視点で調査研究を実施する。今年度は公開情報に基づき文献調査を行う。まず、溶融塩流体と材料の相互作用について調査する。そして腐食減肉現象とその機構論についてまとめる。また関連するシミュレーション研究を調査する。放射線影響については溶融塩の放射線化学実験等の情報を収集する。これらの情報から次年度以降の研究課題をまとめる。
(4)課題整理及び開発計画作成①技術開発課題の整理
技術開発の進捗を踏まえて、技術開発課題を更新する。
②今後の開発計画の検討
技術開発の進捗を踏まえて、今後の開発計画を見直す。
(5) 報告書の作成
本委託研究で得られた成果をまとめた報告書を作成する。
上記を行うに当たり、作業の詳細仕様や条件は、打合せにより決定する。また、作業の開始、中間並びにまとめの時点(報告書提出前)に打合せを行って、計画および実施内容の妥当性、目的への整合性を確認する。

5. 実施場所
受託者側実施施設
6. 研究期間
契約締結日～令和７年１月３１日
7. 受託者側実施責任者
契約締結時に決定する。
8. 委託者側実施責任者
大洗研究所 戦略推進部
部長 大野 修司
9.

グリーン購入法の推進
1) 本契約においてグリーン購入法に適用する環境物品が発生する場合はそれを採用することとする。
2) 本仕様に定める提出図書（納入印刷物）においては，グリーン購入法に該当するためその基準を満たしたものであること。

10. 提出書類
提出書類

提出期限

提出先

部数

研究計画書

契 約 締 結 後 速 大洗研究所 戦略推進
やかに部

１部

成果報告書

研 究 期 間 終 了 研究開発推進部 研究時
協力課

１部

必要に応じて１部

その他必要書類

大洗研究所 戦略推進部

備考

電子ファイルも必要。