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10000

223t : 時間（h）（気中塩分：11mg/m asmg/mCl） 3 as Cl） t : 時間（h）（気中塩分：1121000 10000
1000
Q.07
: 付着塩分量（mg/mQas= Cl）
0.0892
Q=5t
Q =20as.t0892
室内試験結果Q=5.
07t
Q : 付着塩分量（mg/mCl） t
3室内試験結果
t : 時間（h）（気中塩分：11 mg/m as Cl）
3t: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

自然空冷
自然空冷
自然空冷
中間貯蔵施設中間貯蔵施設
自然空冷

10-

付着塩分量 （mg/m as Cl ）2
付着塩分量 （mg/m as Cl ）1010010

22100

2

-

付着塩分量 （mg/m as Cl ）-付着塩分量 （mg/m as Cl ）

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/mas Cl） as Cl）
Q : 付着塩分量（mg/m110 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
10.1
室内試験結果3
室内試験結果3asg/mCl） as（気中塩分：2μg/m μ暴露試験結果（気中塩分：2Cl）
暴露試験結果暴露試験結果0.1
暴露試験結果0.01
0.10.013asCl）（気中塩分：2μg/m3
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+04as Cl） 1.E+05（気中塩分：2μg/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 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90％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33[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33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、23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/EDF5cm）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）。

222215