2026年度 (最新) 学院等開講科目工学院電気電子系原子核工学コース

原子力化学工学特論

開講元: 原子核工学コース
担当教員: 中瀬正彦
授業形態: 講義
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室)
クラス: -
科目コード: NCL.C403
単位数: 100
開講時期: 2026年度
開講クォーター: 4Q
シラバス更新日: 2026年3月5日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

本講義では、総合工学体系である核燃料サイクルを構成する主要プロセスを化学工学的視点から体系的に学習する。フロントエンドのウラン同位体分離に用いられるカスケード理論や、バックエンドの再処理で中心技術となる溶媒抽出プロセスの設計理解を深めたうえで、核燃料サイクルシミュレーション（例：NMB4 を用いた物質収支、原子力利用シナリオ解析）を実施する。これにより、燃料製造から再処理・廃棄物管理に至るまでの物量やサイクル課題を定量的に把握し、実際の核燃料サイクル設計に必要な分析力を身につけることを目標とする。NMBコードを配布し、実際に利用しながら理解を深めます。

到達目標

1.核燃料サイクルを構成する主要プロセスを、化学工学的な観点から体系的に理解できるようになること。
2.ウラン同位体分離に用いられるカスケード理論および、再処理の中心となる溶媒抽出プロセスの設計理論を習得し、それらの基礎を自ら説明できること。
3.NMBコードを用いた核燃料サイクルシミュレーション（物質収支計算・原子力利用シナリオ解析）を実施し、各工程の物量やサイクル全体の課題を定量的に評価できる能力を身につけること。
4.燃料製造から再処理・廃棄物管理に至るまでの工程を俯瞰し、核燃料サイクルの設計・評価に必要な分析力を実践的に養うこと。

実務経験のある教員等による授業科目等

実務経験と講義内容との関連 (又は実践的教育内容)

教員は実際の放射性同位元素や核燃料を用いた研究に従事してきている。また、適宜外部の実務経験者をお呼びし、貴重な話をしていただく予定である。

キーワード

原子力化学工学, 核燃料再処理, 湿式再処理, 乾式再処理, 抽出プロセス論、サイクルシミュレーション、原子力政策

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)
本講義を通じて学生は、核燃料サイクルを構成する主要プロセスを化学工学的に理解し、カスケード理論や溶媒抽出プロセスの設計原理を適用できる力を身につける。また、NMBコードを用いた核燃料サイクルシミュレーションを自ら実行し、物質収支やシナリオ解析を通じてサイクル全体の物量や課題を定量的に評価する力を養う。

授業の進め方

100分の授業と数回のレポート

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	原子燃料サイクルの構成とその特徴、イントロダクション	既往の原子燃料サイクルの構成とその特徴を化学工学の観点から理解する。初回は講義全体の概要を説明しつつ、原子力化学工学の重要性を俯瞰する。
第2回	六ヶ所再処理工場の概要と化学工学	日本原燃における六ヶ所再処理工場の概要、事業とその現状について化学工学の観点から理解する。
第3回	乾式再処理と化学工学-1	初回の湿式再処理に加えて、ここでは乾式再処理や金属燃料をベースとしたサイクルについて、化学工学の観点から理解を深める。
第4回	溶媒抽出の化学工学	原子燃料再処理と溶媒抽出、化学工学的手法によるプロセス解析手法等を理解する。
第5回	核燃料サイクルシミュレーションの概要と理論	世界の核燃料サイクルシミュレーターを俯瞰し、その概要と理論を講義する。解析事例を提示しながら、核燃料サイクルを化学工学の観点から定量的に俯瞰することの重要性を理解する。
第6回	サイクルシミュレーションの実施	科学大とJAEAで共同開発されているNMBコードを用いたサイクルシミュレーションを実施し、課題に取り組む。
第7回	サイクルシミュレーション結果に基づく総合討論	課題、ないしは学生が設定したシナリオの解析結果を提示し、総合討論を行う。適宜最新の解析事例を提示しながら、核燃料サイクル全体の課題や将来の原子力エネルギー利用について、定量的な理解を深める。

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

講義内容では多数のトピックスにふれる。学修効果を上げるため、講義で出てきた不明点は授業後によく調べ、課題と復習をそれぞれ概ね100分を目安に行うことをお勧めする。

教科書

Benedict、Pigford and Levi : Nuclear Chemical Engineering, McGraw Hill

参考書、講義資料等

復習用のAIエージェントマテリアルを提供する可能性あり。

成績評価の方法及び基準

講義への参加とその理解度を評価する。概ねレポートで成績を評価する。

履修の条件・注意事項

特になし

その他

講義内容の順番が入れ替わる可能性があります。