製品・技術サービス

枯渇する資源を守る燃料サイクル

エネルギーを将来にわたって安定的に供給するために、原子力発電所の使用済燃料を再処理し、ウランやプルトニウムなどの燃料成分を回収・再利用する原子燃料サイクルの確立が求められています。また、次世代に向けて高速炉の開発が進められています。私たちは、原子力プラントメーカーとして培ってきた技術を活用して、新しいシステムの実現に貢献していきます。

日本初の商業用再処理工場に貢献する東芝の再処理技術

六ヶ所再処理工場のプロセス構成の概要図 — 図：六ヶ所再処理工場のプロセス構成の概要

日本原燃（株）六ヶ所再処理工場の取り組みに参画

原子力発電所の使用済燃料は、ウランとプルトニウムを取り出す「再処理」を行うことにより、ウラン燃料やMOX燃料（Mixed Oxide Fuel）の原料として再利用することができます。東芝は、六ヶ所再処理工場において、溶解工程における不溶解残さの除去、ウラン・プルトニウム混合脱硝設備、低レベル廃棄物処理設備、および中央監視制御設備など、重要な設備の設計や建設を担当しました。

使用済燃料溶解液中の不溶解残さを除去する、清澄機

再処理工場では使用済燃料を硝酸に溶解させ、有機溶媒との抽出・逆抽出を繰り返すことでウランとプルトニウムを分離・精製します。東芝は、この分離・精製に先立ち、溶解液中の不溶解残さを遠心分離する清澄機とそれを構成するシステムを納入しました。

再処理工場の最終工程、ウラン・プルトニウム混合脱硝設備

分離・精製したプルトニウムは、ウランと混合させた上で、硝酸成分を除去（脱硝）し、ウラン酸化物粉末とウラン・プルトニウム混合酸化物粉末（MOX粉末）を生成します。東芝は、この技術に関して、動力炉・核燃料開発事業団（現・国立研究開発法人日本原子力研究開発機構（JAEA））の東海事業所での開発段階から参画しており、六ヶ所再処理工場では東海事業所の試験装置に比べて約10倍の処理量のシステムを納入しました。

放射性廃棄物を減容・安定化する、低レベル廃棄物処理設備

放射性廃棄物は、その減容と安定化処理が重要です。再処理工場で発生する低レベル廃液は濃縮処理した後、乾燥装置で乾燥させて紛体にし、中間貯蔵に適したペレットの形態に圧縮成型します。本設備により、濃縮処理した廃液をさらに1／3以下に減容することができ、また漏えい等による系外への流出リスクを低減することができます。

再処理工場の全体を見守る、中央監視制御設備

再処理工場の各施設の運転・監視は、中央制御室で集中管理されています。本設備では、各施設の監視制御盤を6ブロックに分けて配置するとともに、生産系の運転監視はデジタル分散形制御システムで行い、安全上重要な計測制御系はハードスイッチや指示計などからなる直立形制御盤で行うよう、構成されています。

高速炉の研究開発における、次世代技術への取り組み

フランスのナトリウム冷却高速炉「ASTRID」向けの機器開発に参画

ウラン・プルトニウムを使用して発電する高速炉は、核燃料サイクルには不可欠であり、フランス原子力・代替エネルギー庁（CEA）では、プロトタイプ高速炉「ASTRID」の開発が進められています。東芝は、2012年4月から開始したCEAとの協力契約に基づき、「ASTRID」向けの電磁ポンプの設計、開発を共同で行っています。
※ASTRID：Advanced Sodium Technical Reactor for Industrial Demonstration

ナトリウムを冷却するための電磁ポンプ

電磁石に３相交流を流し移動磁界を発生させることにより、ナトリウム中に誘導電流を生じさせます。誘導電流と移動磁界の相互作用（フレミングの左手の法則）によりナトリウムに電磁力が働き推力が発生します。