[論文レビュー] Feasibility of Direct Disposal of Salt Waste from Electochemical Processing of Spent Nuclear Fuel

R.P. Rechard, Teklu Hadgu+7 more|arXiv (Cornell University)|Oct 2, 2017

Nuclear materials and radiation effects被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、ナトリウム結合型使用済み核燃料の電気化学的プロセスから生じる塩系廃棄物を、追加処理なしに直接処分可能かどうかを評価している。性能評価の結果、埋蔵塩埋設庫および結晶質岩中の深掘り坑道の両方が、廃棄物を安全に処理可能であり、提案されたカセットを用いた輸送も可能であるが、廃棄物処理施設（WIPP）への処分のためには希釈が必要である。これは、複雑な処理を回避する直接処分が技術的に実現可能な代替手段であることを示している。

ABSTRACT

The US Department of Energy decided in 2000 to treat its sodium-bonded spent nuclear fuel, produced for experiments on breeder reactors, with an electrochemical process. The metallic waste produced is to be cast into ingots and the salt waste further processed to form a ceramic waste form for disposal in a mined repository. However, alternative disposal pathways for metallic and salt waste streams are being investigated that may reduce the processing complexity. As summarized here, performance assessments analyzing the direct disposal the salt waste demonstrate that both mined repositories in salt and deep boreholes in basement crystalline rock can easily accommodate the salt waste. Also summarized here is an analysis of the feasibility of transporting the salt waste in a proposed vessel. The vessel is viable for transport to and disposal in a generic mined repository in salt or deep borehole but a portion of the salt waste would need to be diluted for disposal in the Waste Isolation Pilot Plant. The generally positive results continue to demonstrate the feasibility of direct disposal of salt waste after electrochemical processing of spent nuclear fuel.

研究の動機と目的

• 使用済み核燃料の電気化学的プロセスから生じる塩系廃棄物の直接処分の技術的妥当性を評価すること。
• 塩の埋蔵埋設庫および結晶質岩中の深掘り坑道を含む、さまざまな処分環境における塩系廃棄物の性能を評価すること。
• さまざまな埋設庫タイプに適した、提案された処分カセットにおける塩系廃棄物の輸送可能性を分析すること。
• WIPP処分基準に適合させるために、塩系廃棄物の希釈が必要かどうかを特定すること。
• 現在の処理プロセスとは対照的に、簡素化された代替手段としての直接処分を支援する性能評価を提供すること。

提案手法

• 放射性核種の放出を評価するために、安全モデリングを用いた性能評価を実施。塩系廃棄物が異なる地質的処分環境で果たす性能を検証。
• 塩の埋蔵埋設庫および基盤結晶質岩中の深掘り坑道の両方の廃棄物形態をモデル化し、長期的封じ込め性能を評価。
• 塩系廃棄物の輸送および処分に適した、提案されたカセットの構造的および放射線的整合性を評価。
• 廃棄物組成の影響、特に溶解度および移動可能性に注目して、処分の安全性への影響をシミュレート。
• WIPPの規制基準に適合させるために、廃棄物ストリームの希釈が必要かどうかを評価。
• 性能モデリングにおいて保守的な仮定を採用し、処分シナリオ全体にわたり結論の強固さを保証。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 使用済み核燃料の電気化学的プロセスから生じる塩系廃棄物は、追加処理なしに安全に処分可能か？
• RQ2 塩の埋蔵埋設庫および結晶質岩中の深掘り坑道における塩系廃棄物の性能特性は何か？
• RQ3 提案されたカセット設計は、さまざまな埋設庫タイプに適した塩系廃棄物の輸送および処分に適しているか？
• RQ4 WIPP処分基準に適合させるために、塩系廃棄物をどの程度希釈する必要があるか？
• RQ5 現在の処理プロセスと比較して、直接処分は技術的妥当性および安全性の観点でどのように異なるか？

主な発見

• 性能評価により、塩の埋蔵埋設庫および結晶質岩中の深掘り坑道の両方が、電気化学的プロセスから生じる塩系廃棄物を安全に封じ込められると確認された。
• 提案された処分カセットは、塩の埋蔵埋設庫または深掘り坑道への塩系廃棄物の輸送および処分に技術的に実現可能である。
• 廃棄物処理施設（WIPP）への処分に際し、塩分濃度制限を満たすために、塩系廃棄物の一部ストリームは希釈が必要である。
• 評価されたすべての処分シナリオにおいて、放射性核種の放出に関する安全マージンは、規制基準内に大幅に収まっている。
• 塩系廃棄物の直接処分は技術的に実現可能であり、現在のプロセスと比較して処理の複雑さを顕著に低減できる。
• 結果は、追加処理を回避する直接処分が、簡素化され、安全で、費用効果の高い代替手段として実現可能であることを支持している。