三菱重工技報 VOL.45 NO.1: 2008

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特集論

核燃料サイクルの実用化に向けた取組み

文Super-DIREX:Supercritical fluid
Direct Extraction

CO2液化装置

溶媒洗浄装置逆抽出液
使用済燃料 （硝酸）CO2 浄化装置

Mitsubishi Activities for Nuclear Fuel Cycle
Development

α

直接抽
出塔

TBP 硝酸錯体調整装置

逆抽
出塔
α

TBP-硝酸錯体調整槽

佐Kazuhiko Kuroda

使用済
抽出機器 溶媒受槽
ユニット

ガラス固化キャニスタ

寛＊1

黒 田 一 彦＊2L抽出残渣（FP）

川Hiroshi Sagawa

森行

Yukihide Mori

秀＊2

吉 津 達 弘＊3
Tatsuhiro Yoshizu

U-Pu 溶液受槽

2005 年 10 月，我が国は原子力政策の基本目標 (1) を閣議決定し，軽水炉燃料サイクルの着実な推進と2050 年頃の実用化を目指した高速増殖炉燃料サイクル（以下 FBR 燃料サイクルと略す）の研究開発 (2)を進めている．当社は，六ヶ所再処理工場等軽水炉燃料サイクル関連施設の設計，建設，試運転に大きく貢献するとともに，（独）日本原子力研究開発機構（以下 JAEA と略す）が計画中の工学規模ホット試験施設の基本設計を主導的に進める等 FBR 燃料サイクルの研究開発にも積極的に参画し，我が国のエネルギー安定確保と環境負荷低減に貢献している．

具体的には，

1．核燃料サイクルとは① ウラン燃料は，現在のペースで使い続けるとあと核燃料サイクルとは，原子力発電所から出る使用済

100 年もたないが，FBR でプルトニウムを利用す燃料を再処理することにより，核分裂せずに残ったウることで，ウラン資源の利用効率が飛躍的に伸び，ランや新たに生み出されたプルトニウムを取り出しエネルギーの安定供給に大きく貢献する．

(2)．これにより，ウラ再利用することである（図１ ）(3)ンの有効利用と放射性廃棄物の低減② 使用済燃料をリサイクルすると，直接処分した場が可能になる．

合に比べ，高レベル放射性廃棄物の体積を約３分の１に抑制でき環境負荷低減に貢献する．

天然ウラン
鉱石

2．核燃料サイクル実用化に向けた当社の取組み
2．1

ウラン燃料

ウラン 燃料製造
鉱山
工程
（濃縮等）

日本原燃㈱は，2008 年竣工を目指し使用済軽水

ウラン・プルトニウム
原子力発電所
原子力発電所
混合燃料（軽水炉） プルサーマル（高速増殖炉）MOX 燃料使
用
中間貯蔵 済
施設
燃料

高速増殖炉
サイクル

軽水炉
サイクル
現在

MOX 燃料工場

高速増殖炉用燃料工場

将来

炉燃料を用いたアクティブ試験を実施中である．当
高速増
殖
炉
使用
済
燃料

再処理工場

高レベル
放射性廃棄物

図１

高レベル
放射性廃棄物
最終処分施設社は，同工場の基本設計段階から参画し，仏国からの技術導入のもと燃料集合体のせん断，溶解を行うための前処理施設並びに，工場全体から移送されて来るサンプルの分析を行う分析施設の設計，製作，試運転を担当した．
（2）プルサーマル

ウラン・ウラン・プルトニウム プルトニウム＊1

軽水炉燃料サイクル確立に向けた取組み（1）六ヶ所再処理工場（株）
玄海発電所，四国電力
（株）
伊方発電
九州電力
所で地元の事前了解が得られる等プルサーマルが着

高速増殖炉用再処理工場

実に進展している．当社は，使用済燃料から分離したプルトニウムを含む混合酸化物燃料（MOX 燃料）に関する設計／安全評価／炉心設計／プラント設備

核燃料サイクル(2)

原子力事業本部原子力技術センター原子力技術部原燃サイクル技術課長＊2
原子力事業本部原子力技術センター原子力技術部原燃サイクル技術課主席＊3

原子力事業本部原子力技術センター原子力技術部原子燃料技術課長

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実用化戦略調査研究（FS）（1999年〜2006年）
実用化候補概念の明確化
チェックアンドレビュー

2010

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2015 （JFY）

2050 年頃

高速増殖炉サイクル実用化研究開発（FaCT: Fast Reactor Cycle Technology Development Project）
国の評
価・基
本
方針

革新技術の採用可否判断（2010 年）

商業ベースでのFBR サイクル導入

革新技術の成立性見極め（2015 年）

経済性，信頼性の実証

工学規模での技術確証

革新技術の要素技術開発

2025 年頃

実証炉の運転（2025〜）燃料
サイクル実証施設の設計・建設・運転

実用施設及びその実証施設の概念設計

高速実験炉「常陽」
実用高速増殖炉
サイクル

実証炉の基本設計・建設
2015 年頃
実証炉・燃料サイクル実証施設
及び実用施設の概念設計，研究開発計画

高速増殖原型炉「もんじゅ」「もんじゅ」における研究開発◆発電プラントの運転信頼性実証◆ナトリウム取扱技術確立◆国内関係機関との連携

図２

照射利用など革新技術の実プラントでの実証の場◆国際協力（GNEP, GEN-IV, INPROなど）

FBR 燃料サイクルの研究開発計画 (3)影響評価／輸送容器設計／燃料加工の調整といった料からのウラン，プルトニウムの直接抽出に関する幅広い分野で，プルサーマル計画の実用化に向け取技術開発を実施してきたが，2004 年５月，核燃料サり組んでいる．

イクル開発機構（当時）及び名古屋大学とともに，

2．2

MOX 燃料ペレットの砕片からウランとプルトニFBR 燃料サイクル早期実用化に向けた取組み（1）FBR 燃料サイクル実用化までの道筋
FBR 燃料サイクル技術は，限りあるウラン資源( )ウムを直接抽出することに世界で初めて成功した 6（図３）．

を有効利用し，環境への負荷を低減することによりこれにより，湿式再処理における主要プロセスの大持続的な社会を支えるエネルギー技術であり，その幅な簡素化が可能になるとともに，抽出に必要な硝酸開発には国家による大規模かつ長期的な支援が必量を最小にできることで，高レベル放射性廃液量を低要として国家基幹技術部科学省は，2006 年度(4)に位置付けられた．文FBR サイクルの実用化戦(5)（FS）フェーズⅡ の成果として，ナト略調査研究
リウム冷却高速増殖炉・先進湿式再処理・簡素化( )ペレット法燃料製造の組合せ 5 を今後重点的に開減できることとなり，再処理施設の経済性向上の可能性が大きく広がった．

3．まとめ

当社は，国家プロジェクトである核燃料サイクルの発すべき主概念に選定した．これを受け JAEA は，2010 年までに革新技術の見極め，工学規模ホット試験の準備及び軽水炉燃料サイクルから FBR 燃料サイクルへの移行に関する研究開発結果をまとめ，2015 年には実用施設及び実証施設の概念と 2015 年以降の研究開発計画を取りまとめ，国のチェック＆レビューを受けるなど FBR 燃料サイクルの実用化( )．に向け段階的に進める計画 3 である（図２）（2）工学規模ホット試験施設設計への参画
当社は，2006 年度及び 2007 年度実施の工学規模ホット試験施設基本設計を主導的に進めるとともに，実用施設も視野に入れた機器開発にも積極的に参画している．
（3）超臨界直接抽出法（Super − DIREX 法）の開発
当社は，1997 年より超臨界流体を用いた使用済燃

図３

直接抽出試験装置外観 (7)JNC（当時）／CPF グローブボックス内に設置した試験装置．

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重要性を認識し，計画の初期段階から積極的に参画してきた．今般，核燃料サイクルの推進を基本方針とする 原子力政策大綱(1)が閣議決定されたことを受け，FBR 燃料サイクル実現に向けて，国，JAEA，電気事業者及び製造事業者がより一層の連携・協力による（6）小山智造，森行秀ほか，Super-DIREX 再処理法による使用済燃料からの U，Pu 直接抽出に関する研究（7）Super-DIREX 再処理法による使用済燃料からのU，Pu 直接抽出に関する技術開発（19）−成果の総括−，原子力学会 2005 年春の年会 （2005）

開発を進めねばならず，当社も積極的に取り組み，貢献していく所存である．
参 考 文 献
（1）原子力委員会，原子力政策大綱（2005）（2）総合資源エネルギー調査会 電気事業分科会 原子力部会，報告書〜原子力立国計画〜（2006）（3）（独）日本原子力研究開発機構，FaCT セミナー資料集（2007）（4）総合科学技術会議，分野別推進戦略（2006）（5）（独）
日本原子力研究開発機構，日本原子力発電（株），高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研究フェーズⅡ最終報告（2006）

佐川寛

吉津達弘

森行秀

黒田一彦