プレプリント / バージョン2

マイナーアクチニド・リサイクル実証における物質系譜の証拠:再照射と公開情報から再構成可能な完全物質収支の区別

##article.authors##

DOI:

https://doi.org/10.51094/jxiv.6281

キーワード:

マイナーアクチニド、 分離・核変換、 核燃料サイクル、 燃料リサイクル、 物質系譜、 物質収支、 高速炉、 放射性廃棄物

抄録

分離・核変換研究では、マイナーアクチニドを含む燃料やターゲットについて、分離、燃料製造、照射、照射後試験、再処理などの各工程が実証されてきた。しかし、「リサイクル」や「閉じた燃料サイクル」という表現は、同一研究プログラム内で複数工程が実証されたこと、実際に回収された同一物質が再製造されて再照射されたこと、さらに公開情報だけから工程全体の物質収支を定量的に再構成できることを、必ずしも区別していない。

本研究では、公開文献および一次資料から明示的な選定基準により抽出した8つのマイナーアクチニド関連実証経路について、これらの証拠を個別に評価した。この8例は世界全体を網羅した母集団でも、統計的な分母でもない。2026年に報告されたBOR-60 MABEL実験では、照射済みマイナーアクチニドが処理され、回収されたマイナーアクチニドを用いて新たな燃焼要素が製造され、その後の回収材含有バッチが実際に再照射されたことが確認できた。これは、本研究で評価した8経路の公開記録の中で、照射済み物質から回収、再製造、再照射までの物質系譜を連続して確認できた唯一の事例であった。

MABEL論文は、再利用されたAmO2およびNpO2の量を報告しており、回収材に関する定量情報が公開されている。一方、同論文が引用するRIAR年報のうち、物質収支の再構成に関係する可能性がある2件については全文を取得して監査できなかった。このため、MABELについて、より詳細な定量的物質収支情報が存在しないとは判断せず、その範囲は未確定とした。本研究で取得・監査できた記録の中では、回収、処理、燃料製造に伴う副流、残渣、損失、保留量、未計上量、測定不確かさまで含め、公開情報だけから完全に再構成可能な物質収支は確認されなかった。

この結果は、実際の施設運用において詳細な物質計量が行われていなかったことを意味しない。本研究は、研究プログラムとして複数工程が実証されていること、回収物質の連続性を確認できるリサイクル・再照射が実証されていること、公開情報だけから完全な物質収支を再構成できることを、互いに異なる証拠上の主張として区別する必要性を示す。

利益相反に関する開示

本研究に関連して開示すべき利益相反はない。

ダウンロード *前日までの集計結果を表示します

ダウンロード実績データは、公開の翌日以降に作成されます。

引用文献

T. Kooyman, "Current state of partitioning and transmutation studies for advanced nuclear fuel cycles," Annals of Nuclear Energy, 157 (2021), 108239. DOI: 10.1016/j.anucene.2021.108239

K. Ikeda et al., "Technology readiness assessment of partitioning and transmutation in Japan and issues toward closed fuel cycle," Progress in Nuclear Energy, 74 (2014), 242-263. DOI: 10.1016/j.pnucene.2013.12.009

M. Nakahara, T. Senzaki, Y. Sano, M. Kato, "Preparation of Feedstock for Uranium and Plutonium Mixed Oxide Fuels Containing Minor Actinides by Microwave Heating," Progress in Nuclear Science and Technology, 8 (2025), 64-69. DOI: 10.15669/pnst.8.64

Y. Sano, S. Watanabe, M. Nakahara, H. Aihara, M. Takeuchi, "Actinides recovery from irradiated fuel for SmART cycle," Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference (GLOBAL 2017), 2017.

Japan Atomic Energy Agency, "Development of the Technology Base and R&D Infrastructure for Fast-Reactor Cycles," JAEA R&D Review 2023-24, 2023.

https://rdreview.jaea.go.jp/review_en/2023/e2023_2_0.html

V. Rondinella, S. Bremier, D. Papaioannou, L. Capriotti, J.-P. Glatz, K. Inagaki, H. Ohta, T. Ogata, "Demonstration of Minor Actinide Recycling with Metal Fuel (II): Post-Irradiation Examination Data of Minor Actinide-Bearing Metal Fuel," GLOBAL 2015 / JRC95275, JRC-ITU.

https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/handle/JRC95275

H. Ohta, T. Ogata, S. Van Winckel, D. Papaioannou, V. V. Rondinella, "Minor actinide transmutation in fast reactor metal fuels irradiated for 120 and 360 equivalent full-power days," Journal of Nuclear Science and Technology, 53 (2016), 968-980. DOI: 10.1080/00223131.2015.1086706

P. Souček, T. Murakami, B. Claux, R. Meier, R. Malmbeck, T. Tsukada, J.-P. Glatz, "Separation of actinides from irradiated An-Zr based fuel by electrorefining on solid aluminium cathodes in molten LiCl-KCl," Journal of Nuclear Materials, 459 (2015), 114-121. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.12.103

P. Souček, K. Uruga, T. Murakami, A. Rodrigues, S. Van Winckel, M. Iizuka, J.-P. Glatz, "Electrorefining of irradiated experimental metallic fuel at high lanthanides concentration in the LiCl-KCl electrolyte," Journal of Nuclear Materials, 526 (2019), 151743. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2019.151743

J.-P. Glatz, B. Christiansen, R. Malmbeck, M. Ougier, T. Inoue, T. Koyama, K. Kinoshita, "Advanced Reprocessing Research at ITU," Global 2001 International Conference on Back-End of the Fuel Cycle: From Research to Solutions, Paris, 2001, pp. 33-41, INIS-FR--1349.

https://www.osti.gov/etdeweb/servlets/purl/20285977

A. V. Bychkov, O. V. Skiba, A. A. Mayorshin, M. V. Kormilitsyn, O. V. Shishalov, I. Y. Zhemkov, V. A. Kisly, L. G. Babikov, "Burning of Minor Actinides in Fuel Cycle of the Fast Reactor: DOVITA Programme - Results of the 10 Year Activities," 7th Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation, Jeju, 2002.

M. V. Kormilitsyn, A. V. Bychkov, O. V. Skiba, A. G. Osipenko, "The RIAR DOVITA-2 P&T programme - results of 15 years of R&D activity," 10th Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation, OECD/NEA, 2010.

https://www.oecd-nea.org/science/reports/2010/nea6420-10thPandT.pdf

A. A. Mayorshin et al., "Experimental Transmutation of Neptunium in the BOR-60 Reactor in the Form of Vibropac UNpO2 Fuel," 7th Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation, Jeju, 2002.

A. Mayorshin, "Advances in Reprocessing of Spent Fuel: Partitioning," SSC RIAR presentation, IAEA General Conference-48 meeting material, 2004.

https://www-pub.iaea.org/mtcd/meetings/pdfplus/2004/gcsfsess2-mayorshin.pdf

S. Tomilin et al., "Investigation of the Phase Composition and Determination of the Oxygen to Metal Ratio of U-Pu-Am Mixed Oxide Fuel," Radiochemistry, 64 (2022). DOI: 10.1134/S1066362222050046

E. Epifano et al., "Extreme multi-valence states in mixed actinide oxides," Communications Chemistry, 2 (2019), 59. DOI: 10.1038/s42004-019-0161-0

Commission nationale d'évaluation (CNE2), National Assessment Board Report No. 12, 2018.

https://www.cne2.fr/telechargements/RAPPORT_CNE2_12_2018_EN.pdf

Rosatom / Atom Media, "Rosatom starts afterburning of minor actinides in a fast reactor," 10 July 2024.

https://atommedia.online/en/press-releases/v-rosatome-nachalas-opytno-promyshl/

Rosatom / Atom Media, "Rosatom completes the first-ever program for operation of nuclear fuel with minor actinides," 22 April 2026.

https://atommedia.online/en/press-releases/v-rosatome-zavershilas-pervaya-v-mire-programma-ekspluatatsii-yadernogo-topliva-s-minornymi-aktinida/

M. K. Meyer, S. L. Hayes, W. J. Carmack, H. Tsai, "The EBR-II X501 minor actinide burning experiment," Journal of Nuclear Materials, 392 (2009), 176-183. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2009.03.041

Idaho National Laboratory, Advanced Fuels Campaign FY 2018 Accomplishments Report, INL/EXT-18-52094, 2018.

https://nuclearfuel.inl.gov/content/uploads/35/2025/02/2018-AFC-Accomplishments-Report.pdf

C. B. Jensen, D. L. Porter et al., AFC Metallic Fuel Research and Development 5-Year Plan, INL/RPT-23-74940, Revision 0, March 2024.

https://inldigitallibrary.inl.gov/content/uploads/50/2026/04/Sort_94754.pdf

A. L. Izhutov et al., "Experimental Evaluation of the Effectiveness of Heterogeneous Burning of Minor Actinides in the Lateral Blankets of a Sodium Coolant Fast Reactors," Izvestiya vuzov. Yadernaya Energetika, No. 2 (2026), 83-96. DOI: 10.26583/npe.2026.2.06

International Atomic Energy Agency, Nuclear Material Accounting Handbook, IAEA Services Series No. 15, Vienna, 2008.

https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/svs_015_web.pdf

公開済


投稿日時: 2026-09-01 16:04:37 UTC

公開日時: 2026-09-08 06:11:18 UTC — 2026-10-23 02:00:20 UTCに更新

バージョン

改版理由

公開文献・一次資料の追加検証に基づき、論文全体を大幅に改訂した。特に、2026年に報告されたBOR-60におけるMABEL再利用マイナーアクチニド実験を新たに評価対象へ組み込み、従来版で未確認としていた「回収されたマイナーアクチニドの再製造・再照射」について、同一物質系譜を追跡可能な実証例が存在することを確認した。これに伴い、従来の結論を修正し、プログラム内での技術能力の実証、同一回収物質の再利用・再照射、公開情報のみから再構成可能な完全物質収支を区別する証拠分類へ再構成した。あわせて、対象経路の選定基準、一次資料との対応、検索記録、定量的物質収支の証拠水準、および補助的なインターフェース感度分析をSupplementary Informationとして拡充した。
研究分野
一般工学・総合工学