核燃料サイクルについて

ENERGY

 「核のごみ」処分場問題に関連して
 核燃料サイクルについてひとまとめ。

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核燃料サイクル

 核燃料になる天然ウランは、
 燃料棒 ⇒ 原子力発電所(原発)・原子炉で核分裂 ⇒ 使用済み燃料 ⇒ 放射性廃棄物
と変わっていくが、使用済み燃料の一部を再利用してリサイクルできる。

 天然ウランは、
 “燃える”ウランすなわち核分裂するウラン235と
 “燃えない”ウランすなわち核分裂しにくいウラン238
から成り、うちウラン238が99%超を占める。
 1%に満たないウラン235を3~5%に高めて“燃えやすく”(核分裂しやすく)したものが原発の燃料に使われる「濃縮ウラン」。

 燃料棒は原子炉内で核エネルギーを放出しながら様々な放射性物質に変わっていくが、使用済み燃料に生成される放射性物質の中にプルトニウム239(以下プルトニウム)が含まれる(約1%)。
 神のいたずらか、“燃えない”ウラン238に中性子が当たって核分裂していくと“燃える”プルトニウムに化ける。
 このプルトニウムと燃え残ったウラン235を使用済み燃料から採り出せば再び核燃料として利用することができる。

 採り出したプルトニウムとウラン238を加工して作られたリサイクル燃料がMOX燃料 Mixed Oxide Fuel。言わばプルトニウム燃料。
  ※ プルトニウムが4~9%
 既存の原子炉でMOX燃料を使って発電するのがプルサーマル。

 核燃料 ⇒ 原子力発電 ⇒ 使用済み燃料リサイクル ⇒ 核燃料 ⇒ …の一連のサイクルが核燃料サイクル。

 使用済み燃料を未処理のまま直接処分するなら核燃料サイクルにはならない。

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再処理

 直接処分も選択肢の1つだが、燃料として再利用できると分かっていながら、ごみとして処分する余裕など以前はなかった。

 「核のごみ」の観点からみても
 再処理を行うことで、低レベル放射性廃棄物は増えるが、高レベル放射性廃棄物を減容(容積減量)できて無害化までの時間も短縮できる。
  ※ プルトニウムの半減期:24000年

 プルトニウムは原子爆弾に使われているので、神経質になる部分でもあるが、日本は再処理が認められている。

 1981年から茨城県東海村の再処理施設が本格稼動し(プルトニウムの採り出しは1977年から)、
  ※ 2018年から廃止作業中、完了まで70年
 2000年代までイギリス、フランスに使用済み燃料を船で運んで再処理してもらってもいた。
  ※ イギリス セラフィールド THORP(ソープ) ・・・ 2018年、操業終了
    フランス ラ・アーグ

 現在、青森県六ヶ所村に再処理工場がある。核燃料サイクルの一大センター。
 しかし、2000年代に試運転を開始してから未だ本格稼動に至っていない。今年(2020年7月、原子力規制委員会の審査をクリアしたが、本格稼動は来年(2021年以降の予定。
  ※ 同じ敷地にあるMOX燃料工場も今月(2020年10月、審査をクリア
 遅れに遅れている理由は、試運転で度々トラブルが起こっているため。
  ※ 2006年度-2008年度 試運転(アクティブ試験)
 追)2023年時点、未稼働

 それでも原発が稼動し続ける限り、自ら再処理を諦める可能性は低いだろう。
 将来、核燃料サイクル大反対の人が政治のトップに就く可能性もあるが、放射性廃棄物が増えていくのは再処理うんぬんより原発の数が多いから。

「中間貯蔵」

 核燃料サイクルの下では、使用済み燃料は各原子力発電所(原発)から再処理工場へ運ばれて順次処理されていくはずだが、今は各原発の敷地内に数多く貯蔵されている。
 六ヶ所村の再処理工場の稼動が遅れ、工場内の使用済み燃料プールが満杯になり、各原発の敷地内の使用済み燃料プールも空きがなくなってきて、原発の敷地外に新たに「中間貯蔵」施設を設けることになった。
 青森県むつ市(六ヶ所村のむつ小川原港ではなく、むつ市の関根浜港近く)に「中間貯蔵」施設(リサイクル燃料備蓄センター)が建設され、今年(2020年9月、原子力規制委員会の審査をクリアした。
  ※ プールではなく乾式(空冷式)
 ただし、こちらは東京電力と日本原子力発電(日本原電)の施設。
 他の電力会社は各々独自に確保する必要がある。これは容易ではない。

 六ヶ所村の再処理工場が本格稼動しても処理しきれないので第二再処理工場が必要という話もある。
  ※ 毎年全国の原発から出る使用済み燃料:900-1000トン・ウラン(tU) > 再処理工場の年間処理能力:800トン・ウラン
 800トン・ウランより減らせばいいじゃんと思うが、これまで全国に貯まっている使用済み燃料はおよそ2万トン・ウラン。
 もっとも第二再処理工場は使用済みMOX燃料用なのかもしれないが。

 貯まり続ける使用済み燃料は、福島第一原発で貯まり続ける汚染水のタンクを連想させる。

まとめ

 再処理と「中間貯蔵」で核燃料サイクルの綻びが見える。
 計画の狂いが次々計画を狂わせる。

 高速増殖炉も福井県敦賀の「もんじゅ」がトラブル続きの末、2016年に廃炉となった。
 ただ、こちらは仮に実用化されるとしても数十年以上先で、高速増殖炉がなければ核燃料サイクルが成り立たない、というわけでもない。「もんじゅ」の廃炉で核燃料サイクルが破綻した、という見方は正しくない。
 今のところプルトニウム燃料も余っている。

 高速増殖炉についてはこれ以上触れないが、プルサーマル発電もしない、つまりMOX燃料を使わない、というのであれば核燃料サイクルは成り立たない。
 しかし、この点、原発事故の後、何だかんだ言われながら、次々と再稼動している(福井・高浜3号機、愛媛・伊方3、佐賀・玄海3、福島第一3)。高浜4号機は2016年にプルサーマル化。おそらく今後も増えていくだろう。

 プルサーマルよりもうまくいっていないのは再処理。再処理できなければ核燃料サイクルは成り立たない。
 これまでのトラブルが20超だから、本格稼動後数年以内にトラブルが起こらない可能性は低いだろう。
 今後、本当に事故を起こさずに再処理できるのだろうか。

 やりすぎぐらいの対策が無駄ではなく十分意味を持つのだが……。

 もちろん核燃料サイクルなしでも発電できるが、その段階のまま長い間留まっていられるとは思えない。
 直接処分を推す人もいるが、かえって「核のごみ」問題に無頓着になりそう。

 核燃料サイクルが成り立たないなら、原発にこだわる理由もなくなる。

 原子力でなくてもいい、と思えるような新エネルギーが世界中に拡がると良いですね

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