再処理ウラン

再処理ウラン（RepU）は、フランス、英国、日本で商業的に行われている核再処理や、核兵器国の軍事用プルトニウム生産プログラムによって回収された ウランです。このウランは、再処理中に分離された物質の大部分を占めています。

商業用軽水炉 使用済み核燃料には、平均して（被覆管を除く）重量でわずか4％のプルトニウム、マイナーアクチニド、核分裂生成物が含まれています。天然ウランよりも多くの核分裂性物質が含まれていることが多いにもかかわらず、ここ数十年のウラン市場の価格の低下と、望ましくないウラン同位体が含まれているため、再処理されたウランの再利用は一般的ではありません。

ウラン価格が十分に高い場合、再処理されたウランを再濃縮して再利用することは可能である。238 Uよりも軽い^{236 Uの含有量が多いため、濃縮製品に濃縮されるため、天然ウランよりも高い濃縮レベルが必要となる。 [3]}濃縮により、より軽い同位体が「濃縮」側に、より重い同位体が「減少」側に濃縮されるため、²³⁴
Uは必然的にわずかに強化される²³⁵
U は、55 ppmと低い割合のため、ワンススルー燃料サイクルでは無視できる影響です。²³⁴
天然ウラン中のUですが、濃縮と燃焼の特性に応じて、濃縮-燃焼-再処理-濃縮サイクルを連続的に通過した後に重要になることがあります。²³⁴
Uは熱中性子を容易に吸収し、核分裂性核種に変換します²³⁵
U は、燃料物質のかなりの割合に達する場合に考慮する必要がある。²³⁵
Uが高速中性子と相互作用すると、（n,2n）「ノックアウト」反応が起こる可能性がある。原子炉の特性と燃焼度に応じて、これはより大きな発生源となる可能性がある。²³⁴
使用済み燃料中のウランは濃縮ウランよりも少ない。高速増殖炉が広く商業的に利用されるようになれば、劣化ウランと同様に再処理ウランも増殖ブランケットに利用できるようになる。

CANDU原子炉での再処理ウランの使用に関する研究がいくつか行われてきました。CANDUは天然ウランを燃料として使用するように設計されています。使用済みPWR/BWR燃料に残留する^{235 U含有量は、天然ウランに含まれる約0.72%の235} Uよりも一般的に多く、再濃縮ステップを省略できます。燃料サイクルテストには、加圧水型原子炉（PWR）の使用済み燃料をCANDU燃料バンドルにパッケージ化し、物理的再処理（切断）のみを行い、化学的再処理を行わないDUPIC（使用済みPWR燃料をCANDUで直接使用）燃料サイクルも含まれています。^{[4]被覆管を開くと、}キセノン、トリチウム、クリプトン85などの揮発性核分裂生成物が必然的に放出されます。 DUPIC 燃料サイクルのいくつかのバリエーションでは、揮発性酸化ステップを含めることでこれを意図的に利用しています。揮発性酸化ステップでは、燃料を加熱して半揮発性の核分裂生成物を除去したり、1 回以上の還元/酸化サイクルにかけて非揮発性酸化物を揮発性の天然元素に変換したり、その逆を行ったりします。

回収ウランをCANDU原子炉の燃料として直接使用することは、中国の秦山原子力発電所で初めて実証されました。 ^[5]商業用軽水炉での再濃縮ウランの最初の使用は、1994年にフランスのクルアス原子力発電所で行われました。^{[6] [7]}

再処理能力が世界最大の国の一つであるフランスは、2020年に再処理ウランの在庫を40,020トン（39,390長トン、44,110短トン）保有しており、2010年の24,100トン（23,700長トン、26,600短トン）から増加している。^[8]フランスは毎年、使用済み燃料1,100トン（1,100長トン、1,200短トン）を原子炉級プルトニウム11トン（11長トン、12短トン） （ MOX燃料に直ちに加工するため）に加工し、再処理ウラン1,045トン（1,028長トン、1,152短トン）を大量に備蓄している。この再処理ウランは、将来の使用に備えて最長250年間貯蔵する規定がある。^[9]フランス国内のウラン濃縮能力を考慮すると、この備蓄はウラン供給の大規模な途絶に備えた戦略的備蓄となる。フランスは国内にウラン採掘を行っていないためである。

先進燃料サイクルのコスト基準 - アイダホ国立研究所

• モジュール K2水処理ウラン転換および処分
• モジュール K3乾式化学/乾式冶金法による再処理ウランの転換と処分