核エネルギー技術会社のnewcleoは、アメリカに商業燃料リサイクル工場を設立する第一歩を正式に踏み出しました。同社はアメリカ原子力規制委員会に「規制参加計画」と呼ばれる枠組み文書を提出しました。このステップにより、連邦の検査官と会社のエンジニアは、正式な許可が開始される前に、安全設計や技術基準を審査することができます。この動きは、newcleoの鉛冷却高速炉LFR-AS-200に対する個別の審査と一致しています。反応炉設計と燃料工場の同時許可を通じて、同社は北米内部に完全な国内燃料サイクルを構築することを目指しています。
ほとんどの商業発電所は軽水炉に依存しています。これらの伝統的なシステムは、水を使用して核反応過程での中性子を減速させます。このプロセスは安定して電力を生成できますが、未消費のエネルギーや重い放射性元素を含む使用済み燃料を残します。それに対して、高速炉は水を調節剤として使用しません。中性子がより高いエネルギーレベルで運行するため、様々なプルトニウム同位体や副トリウム元素を含む重い超プルトニウム元素を分裂させることができます。標準的な熱反応炉はこれらの元素を効果的に分解することができません。
newcleoのアメリカにおける商業燃料リサイクル工場の計画
提案されているアメリカの施設は、混合酸化物燃料、一般にMOXとして知られるものを生産します。作業者は、古い核廃棄物からの再処理プルトニウムを貯蔵された枯渇ウランと混合します。これらのトリウム元素を新しい燃料にリサイクルすることで、エンジニアは長期的な放射性廃棄物の管理方法を変えます。反応炉が高速中性子スペクトル内で超プルトニウム元素を燃焼させると、残りの廃棄物の放射能はより早く減少します。その危険レベルは数百年以内に自然の背景レベルにまで低下し、従来の廃棄物が必要とする数十万年を要しません。同時に、既存の材料を再利用することで、新しい燃料のために新しいウランを採掘したり、同位体濃縮工場を運営したりする必要がなくなります。
計画中のMOX工場は、200メガワットの電力を生成するように設計された小型モジュール炉LFR-AS-200に直接燃料を供給します。この反応炉は高圧水を使用せず、代わりに純粋な液体鉛を主要な冷却剤として採用しています。液体鉛は物理的な安全性において強力な利点を持っています。その沸点は1,700°C以上で、冷却回路は通常の大気圧下で安全に運転でき、重厚な安全囲いを必要としません。鉛は空気や水にさらされても燃えません。
反応炉のコア内では、鋼の針がMOX燃料を密に六角形のパターンで包み込んでいます。液体鉛は通常運転温度530°C（約990°F）で、時間の経過とともに鋼材を腐食させます。この損傷を防ぐために、エンジニアはレーザー技術を利用して鋼のコーティングに微細な保護アルミナ層を施します。コアは中央部と外部領域で異なるプルトニウム濃度を使用しています。燃料の強度を14.6%から23.2%の間で変化させることで、反応炉コア全体の出力を安定させることができます。
アメリカの申請は、すでにヨーロッパで行われている許可作業を拡大するものです。フランスの安全当局は最近、フランスに建設される予定の姉妹MOX施設の初期安全オプションファイルを受け入れました。プルトニウムはα放射線を発生するため、作業者はこの材料に直接接触することができません。設備は密閉されたグローブボックス内で運転され、自動化ツールやロボットを使用する必要があります。これらのシステムをテストするために、newcleoはフランスのChusclanに非放射性のテストセンター「FASTER」を設立しました。そこでエンジニアは、フルサイズの機械モデル、ロボットアーム、仮想制御システムを使用しています。
放射線のない状態で粒子圧縮機、針溶接機、自動検査ツールをテストすることで、チームは設備が商業サービスに入る前に機械的な問題を修正することができました。