12月24日、2時より京都大学原子炉実験所を視察。 

「加速器駆動未臨界システム(ADS)」「硼素中性子捕捉療法(BNCT)」

について、山名 元教授(国際廃炉研究開発機構 理事長 写真右)、中島 健教授(写真左)から説明を受ける。
 

 

加速器駆動未臨界システムによる高レベル放射性物質の処理

加速器駆動未臨界システム(ADS)=陽子により高レベル放射性廃棄物の半減期30万年を300年ほどに短縮できる原子炉の研究、2050年くらいに実用化を目指している。
加速器駆動未臨界システムは、加速器から陽子を発生させてターゲットに当て、核破砕により大量の中性子を発生させ、その中性子を未臨界核燃料体系で増倍させるハイブリッドシステム。未臨界なので、加速器を止めれば炉も止まるので、安全性が高い。

燃料増殖特性と核変換処理特性に優れ、燃料の種類や形態に自由度があり、核燃料サイクルの柔軟性の観点からも有利が高い。このため、加速器駆動システムは、発電や核変換処理、あるいは科学研究用の中性子源としても期待されている。

ベルギーが2016年には、加速器駆動未臨界システム(ADS)による、高レベル廃棄物処理の実証炉建設に着工する。このMYRRHA計画には日本政府も資金提供している。しかしながら国内研究には予算が少なく、国内における実証炉建設は、2050年を目指している。ADSによる高レベル廃棄物の処理が実用化されることによりバックエンドが完結するとの確信を強くした。

 

 

 


「硼素中性子捕捉療法(BNCT)」によるがん治療

「硼素中性子捕捉療法(BNCT)」は、原子炉などから発生する中性子と反応しやすいホウ素薬剤をがん細胞に取り込ませ、中性子とホウ素薬剤との反応を利用して、正常細胞にあまり損傷を与えず、がん細胞のみを選択的に破壊する治療法で、現在、粒子線腫瘍学研究センターと協力して、この療法の最適化および高度化のために、臨床研究が進められている。

「硼素中性子捕捉療法(BNCT)」は、がん細胞と正常細胞が混在している悪性度の高い脳腫瘍をはじめとするがんに特に効果的で、がん細胞だけを選択的に破壊するため、体への負担が少なく、生活の質(QOL)の面で非常に優れている。

この研究の重要な使命は「放射線治療法の高度化の促進」と「品質保証」との説明を受ける。




山名元先生は、量子リサイクル工学研究分野の研究

重元素と同位体の化学を探り、先進的リサイクル化学工学を目指す研究を進めている。

ランタニド及びアクチニドと呼ばれる「f-電子軌道」を有する重い元素は、様々な特徴的化学特性を示す元素であるが、原子力利用に伴って発生する使用済核燃料の中に多量に含まれるため、将来的なより良い原子力システムを構築してゆくにあたっては、これらの元素の分離・回収など高度な化学処理(リサイクル化学)が必要となる。当分野では、このような視点から、これらの元素が、水溶液、濃厚塩溶液、溶融塩、液体金属、自然環境等の様々な系において示す化学的特性や特徴的挙動を、電気化学分析、分光分析、クロマトグラフィー、質量分析、放射化学的手法等を用いて研究しており、その化学原理や反応メカニズムを分析化学的な視点と物理化学的な視点の両方から解明した上で、新たな分離精製法やリサイクル手法に展開することを目指している。工学開発の視点からは、核燃料サイクルでの使用済燃料の再処理や放射性廃棄物処理等、元素リサイクルのための化学工学プロセスの高度化を目指している。

このような視点から、超ウラン元素(TRU)やランタニド元素等について、

  1. 高温融体や濃厚電解質溶液等、液体中での溶存状態と分離特性に関わる研究
  2. 核燃料や放射性廃棄物の先進的な化学処理法に関わる基礎化学
  3. 化学分配平衡に現れる特異な同位体効果等に関わる研究

を行っている。

 

中島健先生は、研究炉安全管理工学研究分野で研究

京大研究炉(KUR)は、一般研究用として設置された全国大学共同利用の研究炉で、多量の中性子を提供し、極めて広い研究分野で利用されている。

また、付設の電子線型加速器は研究炉に相補的なパルス状の中性子源で、さらに、世界初の核破砕中性子による加速器駆動システム実験を成功させたFFAG(Fixe Field Alternating Gradient)陽子加速器がある。

これらの装置を用いて、中性子場の開発及び中性子の核反応・輸送・測定などに関する実験的研究、FFAG加速器を中心とした加速器ビーム物理工学的研究ならびにその応用研究を行うとともに、原子力施設の安全性に関する研究に取り組んでいる。

1)量子ビーム源の利用に関する実験的研究

研究炉をはじめ、大型の加速器、核融合装置など各種の中性子源利用のために、中性子の核反応に関する基礎データを取得しています。また、工学・理学・生物学・医学など、多くの研究分野において重要である中性子照射場の研究開発に取り組むとともに、電子線型加速器を用いた大強度テラヘルツ放射光源の開発とその利用研究を推進。

2)FFAG加速器を中心とした加速器開発およびその応用に関する基礎研究

新しい加速器駆動システム、強力中性子源等に用いられるFFAG加速器の開発とその応用について研究を行っています。なかでもFFAG加速器における非線形ビーム力学、イオン化ビーム冷却法などの加速器物理工学に関する研究開発を推進。

3)中性子の挙動と相互作用に関する実験的研究

原子炉等における中性子の振る舞いを評価するために必要となる、物質と中性子の相互作用に関するデータ(核反応断面積)の測定を電子線型加速器を用いて行っています。現在、マイナーアクチニドや長寿命半減期を持つ放射性廃棄物等の処理処分技術の開発及び核融合炉材料にとって重要な基礎的データを測定している。

4)核データ評価・検証のための積分テスト

臨界実験のような積分実験の解析を通して、中性子反応断面積の評価及び検証を行っています。このために、積分実験データの精度を評価するとともに、実験データ及び核データの誤差の測定結果(積分データ)への感度評価。

を行っている。

 

 


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