プレプリント / バージョン1

回収から再照射へ:マイナーアクチノイド・リサイクル実証の公開証拠に基づく材料来歴とプログラム横断互換性

廃棄物管理P&Tルートを横断した同一インベントリ閉鎖と合成的統合に関する構造化監査

##article.authors##

DOI:

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

キーワード:

マイナーアクチノイド、 分離・核変換、 核燃料サイクル、 燃料リサイクル、 材料来歴、 証拠トレーサビリティ、 合成閉鎖、 界面互換性、 アメリシウム、 ネプツニウム、 高速炉、 放射性廃棄物

抄録

分離・核変換(P&T)研究では、マイナーアクチノイド(MA)を含む燃料またはターゲットについて、分離、製造、照射、照射後試験を行うための相当な実験能力が確立されてきた。本研究では、しばしば混同される2つの証拠上の問いを組み合わせて検討する。

第一に、公開証拠に基づく材料来歴監査により、回収されたMAインベントリを、特定された照射済み起源から、回収、再製造、適格化、さらに材料来歴が結び付けられた後続照射まで追跡できるかを検証する。第二に、敵対的な合成閉鎖監査により、異なるプログラムですでに実証されている能力を、決定的な材料界面に未検証部分を残さず接続できるかを検証する。

材料来歴監査では、結果とは独立に選定された7つの廃棄物管理P&Tルートを対象とし、事前規定されたM1-M7材料来歴プロトコルとTier 0-Tier 3証拠階層を用いた。合成監査では、4つの解析的ルート群について、E0-E5互換性分類と事前規定された決定属性基準を用いた。

2025年のJAEA SmART実験では、照射済み高速炉燃料由来の高レベル放射性廃液から回収されたMAが、実際のMA含有MOX粉末原料へと変換されており、材料来歴の連鎖を大きく強化した。しかし、その回収生成物が、完成・適格化されたペレットまたはピンへ移行し、さらに材料来歴が結び付けられた「常陽」での照射へ至ったことを示す公開記録は確認されなかった。このため再評価後もTier 2 = 0/7、Tier 3 = 0/7である。

主要プロトコルに準拠した合成解析では、same-material、experimental-family、design-compatibleのいずれの閉鎖基準でも0/4であった。一方、主要互換性プロトコルを意図的に緩和した診断解析では3/4に達し、4つの合成ルート内で結果が基準依存性を持つことが示された。この3/4は、回収された実際の高放射性生成物に対する実験的検証の代わりに、権威あるプログラム設計を決定的な受け渡し点で許容した場合の診断結果であり、主要結果ではない。

最終的に残ったルート固有の遮断界面は化学的には異なるが、システムレベルでは共通の証拠構造を持つ。すなわち、「実際に回収された高放射性MA含有生成物 -> 次サイクルで製造適格性を持つ供給物」という受け渡しである。

したがって本研究が同定するのは、技術的失敗や基本的な物理・化学的no-goではなく、公開証拠上の界面境界である。

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, 「先進核燃料サイクルに向けた分離・核変換研究の現状」, Annals of Nuclear Energy 157 (2021) 108239. DOI: 10.1016/j.anucene.2021.108239

K. Ikeda et al., 「日本における分離・核変換の技術成熟度評価と閉じた燃料サイクルに向けた課題」, Progress in Nuclear Energy 74 (2014) 242-263. DOI: 10.1016/j.pnucene.2013.12.009

Y. Sano, S. Watanabe, M. Nakahara, H. Aihara, M. Takeuchi, 「SmARTサイクルのための照射済み燃料からのアクチノイド回収」, Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference (GLOBAL 2017), 2017.

Japan Atomic Energy Agency, 「高速炉サイクルの技術基盤および研究開発基盤の整備」, JAEA R&D Review 2023-24, 2023. URL: 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, 「金属燃料を用いたマイナーアクチノイド・リサイクルの実証(II):マイナーアクチノイド含有金属燃料の照射後試験データ」, GLOBAL 2015 / JRC95275, JRC-ITU. URL: https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/handle/JRC95275

H. Ohta, T. Ogata, S. Van Winckel, D. Papaioannou, V. V. Rondinella, 「120および360等価全出力日照射された高速炉金属燃料におけるマイナーアクチノイド核変換」, Journal of Nuclear Science and Technology 53 (2016) 968-980. DOI: 10.1080/00223131.2015.1086706

International Atomic Energy Agency, 「液体金属冷却高速炉技術の現状」, IAEA-TECDOC-948, Vienna, 1997. URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/te_0948_scr.pdf

A. A. Mayorshin et al., 「BOR-60炉におけるVibropac UNpO2燃料形態でのネプツニウム実験的核変換」, 7th Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation, Jeju, 2002.

A. V. Bychkov, O. V. Skiba, A. A. Mayorshin, M. V. Kormilitsyn, O. V. Shishalov, I. Y. Zhemkov, V. A. Kisly, L. G. Babikov, 「高速炉燃料サイクルにおけるマイナーアクチノイド燃焼:DOVITAプログラム10年間の成果」, 7th Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation, Jeju, 2002.

OECD Nuclear Energy Agency, 「乾式化学分離」, OECD/NEA, 2001. URL: https://www.oecd.org/content/dam/oecd/en/publications/reports/2001/02/pyrochemical-separations_g1gh1d13/9789264189737-en.pdf

E. Epifano et al., 「混合アクチノイド酸化物における極端な多価状態」, Communications Chemistry 2 (2019) 59. DOI: 10.1038/s42004-019-0161-0

Commission nationale d'evaluation (CNE2), 「国家評価委員会報告書 No. 12」, 2018. URL: https://www.cne2.fr/telechargements/RAPPORT_CNE2_12_2018_EN.pdf

Rosatom / Atom Media, 「Rosatom、高速炉におけるマイナーアクチノイドの実験的燃焼を開始」, 10 July 2024. URL: https://atommedia.online/en/press-releases/v-rosatome-nachalas-opytno-promyshl/

a] Rosatom / Atom Media, 「Rosatom、マイナーアクチノイド含有核燃料の運用プログラムを完了」, 22 April 2026. URL: https://atommedia.online/en/press-releases/v-rosatome-zavershilas-pervaya-v-mire-programma-ekspluatatsii-yadernogo-topliva-s-minornymi-aktinida/

b] M. K. Meyer, S. L. Hayes, W. J. Carmack, H. Tsai, 「EBR-II X501マイナーアクチノイド燃焼実験」, Journal of Nuclear Materials 392 (2009) 176-183. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2009.03.041

M. L. Rethlefsen, S. Kirtley, S. Waffenschmidt, A. P. Ayala, D. Moher, M. J. Page, J. B. Koffel, PRISMA-S Group, 「PRISMA-S:システマティックレビューにおける文献検索報告のためのPRISMA声明拡張」, Systematic Reviews 10 (2021) 39. DOI: 10.1186/s13643-020-01542-z

Idaho National Laboratory, 「宇宙における原子力 II:歴史」, Pu-238生産史の章, 2026 digital edition. URL: https://inl.gov/content/uploads/2026/03/Atomic-Power-in-Space-II-A-History_Chapters_6-10.pdf

U.S. Department of Energy, 「Savannah River Siteにおける核物質の暫定管理」, DOE/EIS-0220, 1995. URL: https://www.energy.gov/sites/prod/files/2019/07/f65/final-eis-0220-interim-management-srs-1995-10.pdf

Idaho National Laboratory, 「Pu-238生産代替案分析」, INL/EXT-13-28846, 2013. URL: https://www.osti.gov/servlets/purl/1091349

M. V. Kormilitsyn, A. V. Bychkov, O. V. Skiba, A. G. Osipenko, 「RIAR DOVITA-2 P&Tプログラム:15年間の研究開発活動の成果」, 10th Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning and Transmutation, OECD/NEA, 2010. URL: https://www.oecd-nea.org/science/reports/2010/nea6420-10thPandT.pdf

J.-P. Glatz, B. Christiansen, R. Malmbeck, M. Ougier, T. Inoue, T. Koyama, K. Kinoshita, 「ITUにおける先進再処理研究」, Global 2001 International Conference on Back-End of the Fuel Cycle: From Research to Solutions, Paris, France, 9-13 September 2001, pp. 33-41, report INIS-FR--1349 / record FR0201971. URL: https://www.osti.gov/etdeweb/servlets/purl/20285977

Idaho National Laboratory, 「Advanced Fuels Campaign FY 2018 成果報告書」, INL/EXT-18-52094, 2018. URL: https://nuclearfuel.inl.gov/content/uploads/35/2025/02/2018-AFC-Accomplishments-Report.pdf

Idaho National Laboratory, 「使用済み核燃料乾式処理における廃棄物流処理および廃棄体製造」, INL/EXT-14-34014, 2014. URL: https://inldigitallibrary.inl.gov/sites/sti/sti/6597429.pdf

OECD Nuclear Energy Agency, 「熱中性子炉におけるマイナーアクチノイド燃焼」, NEA No. 6997, OECD, 2013.

R. J. M. Konings et al., 「Amターゲット照射に関するEFTTRA実験」, Journal of Alloys and Compounds 271-273 (1998) 606-609. DOI: 10.1016/S0925-8388(98)00169-8

Y. Croixmarie et al., 「核変換燃料およびターゲットの製造:ECRIXおよびCAMIX-COCHIXの経験」, Journal of Nuclear Materials 320 (2003) 11-17. DOI: 10.1016/S0022-3115(03)00162-4

OECD Nuclear Energy Agency, 「アクチノイドおよび核分裂生成物の分離・核変換」, Tenth Information Exchange Meeting, NEA No. 6420, 2010.

Idaho National Laboratory, 「Advanced Fuels Campaign FY 2011 成果報告書」, INL/EXT-11-24049.

E. D'Agata, P. R. Hania, S. Bejaoui, C. Sciolla, T. Wyatt, M. H. C. Hannink, N. Herlet, A. Jankowiak, F. C. Klaassen, J.-M. Lapetite, D. A. Boomstra, M. Phelip, F. Delage, 「アメリシウム核変換に関するMARIOS照射実験の結果」, Annals of Nuclear Energy 62 (2013) 40-49. DOI: 10.1016/j.anucene.2013.05.043

E. D'Agata, P. R. Hania, J. Somers, D. Freis, S. Bejaoui, F. Charpin-Jacobs, P. Baas, R. A. F. Okel, F. Delage, 「MARINE:13%アメリシウムを含有するUO2-xスフェアパック燃料およびペレットの照射」, GLOBAL 2015, JRC95075, JRC repository record, 2016. URL: https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/handle/JRC95075

Idaho National Laboratory, 「Advanced Fuels Campaign 2019 成果報告書」, INL/EXT-19-56259, November 2019. URL: https://nuclearfuel.inl.gov/content/uploads/35/2025/02/2019-AFC-Accomplishments-Report.pdf

C. B. Jensen, D. L. Porter et al., 「AFC金属燃料研究開発5か年計画」, INL/RPT-23-74940, Revision 0, March 2024. URL: https://inldigitallibrary.inl.gov/content/uploads/50/2026/04/Sort_94754.pdf

P. Soucek, K. Uruga, T. Murakami, A. Rodrigues, S. Van Winckel, M. Iizuka, J.-P. Glatz, 「LiCl-KCl電解質中の高ランタノイド濃度条件における照射済み実験金属燃料の電解精製」, Journal of Nuclear Materials 526 (2019) 151743. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2019.151743

P. Soucek, T. Murakami, B. Claux, R. Meier, R. Malmbeck, T. Tsukada, J.-P. Glatz, 「溶融LiCl-KCl中の固体アルミニウム陰極を用いた照射済みAn-Zr系燃料からのアクチノイド分離」, Journal of Nuclear Materials 459 (2015) 114-121. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.12.103

M. Nakahara, T. Senzaki, Y. Sano, M. Kato, 「マイクロ波加熱によるマイナーアクチノイド含有ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料用原料の調製」, Progress in Nuclear Science and Technology 8 (2025) 64-69. DOI: 10.15669/pnst.8.64

D. Vaden, S. X. Li, B. R. Westphal, K. B. Davies, T. A. Johnson, D. M. Pace, 「工学規模液体カドミウム陰極実験」, Nuclear Technology 162(2) (2008) 124-128. DOI: 10.13182/NT08-A3938

D. E. Janney, J. R. Kennedy, 「5-8 wt.%のマイナーアクチノイドおよび0-1.5 wt.%の希土類元素を含むU-Pu-Zr合金燃料ピンの鋳造組織」, Materials Characterization 61(11) (2010) 1194-1202. DOI: 10.1016/j.matchar.2010.07.012

European Commission, 「ACSEPT - 分離・核変換によるアクチノイド・リサイクル」, final project reporting. URL: https://cordis.europa.eu/project/id/211267/reporting

European Commission, 「PATRICIA - 協働イノベーション活動による分離・核変換研究イニシアチブ」, final project reporting. DOI: 10.3030/945077. URL: https://cordis.europa.eu/project/id/945077/reporting

S. van Til, P. R. Hania, A. V. Fedorov, E. D'Agata, D. Freis, S. Bejaoui, F. Delage, A. Gallais-During, 「MARINE照射実験におけるアメリシウム含有ブランケット燃料の照射性能と初期試験」, Journal of Nuclear Materials 587 (2023) 154699. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2023.154699

Japan Atomic Energy Agency, 「高速炉サイクル研究開発 / SmARTの現状」, Oarai Research and Development Institute. URL: https://www.jaea.go.jp/04/o-arai/en/research/research_04.html

Japan Atomic Energy Agency, 「常陽ユーザーズガイド - PIE施設および照射試料の流れ」. URL: https://www.jaea.go.jp/04/o-arai/joyo_users_guide/plant/flow/index.html

D. Prieur, P. Martin, F. Lebreton, T. Delahaye, D. Manara, R. J. M. Konings, J. Somers, 「MARIOS照射プログラム用U0.85Am0.15O2-xディスクの製造および特性評価」, Journal of Nuclear Materials 414(3) (2011) 503-507. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2011.05.036

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
研究分野
一般工学・総合工学