ガラス固化体 ガラス固化体の概要

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ガラス固化体

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2016/04/27 01:31 UTC 版)

概要

日本のように使用済み核燃料を再処理する方針をとる国では、再処理工場における工程で高レベルの放射性廃液がでる（アメリカのように使用済み核燃料の再処理をせず直接処分をする国の場合は、使用済み核燃料がそのまま高レベル放射性廃棄物となる）。　再処理工場では、この廃液を濃縮し、ガラス成分と混ぜ、溶かしたものをステンレス製キャニスターに注入し固化させる。製造（冷却固化）後のステンレス製キャニスターに入ったガラス固化体は、致死レベルの放射能を持っており、高熱を発している。

ステンレス製キャニスターは一時冷却貯蔵期間（30-50年間）の腐食などを考慮して、ドラム缶の板厚の数倍の肉厚5-6mmとなっている。　日本原燃の六ヶ所再処理工場および海外の再処理工場から返還されるものは直径43cm、高さ134cm、総重量約500kg（正味重量400kg）、容量170リットルでドラム缶（200リットル）より細長く容量は少し小さい。日本原子力研究開発機構(東海村)のものは原燃のものより小さく総重量約400kgである。　以下、特に明記がない場合はガラス固化体は原燃規格の物を指す。

参考までに、後述する「オーバーパック」と呼ばれるガラス固化体の収納容器は直径約80cm、高さ約170cm、壁厚約19cm、重さ約6トンの金属容器である。材料には炭素鋼、チタン、銅が検討されている。　このオーバーパックにより1,000年間の放射性物質の密封が可能と目されている。

1本のガラス固化体に含まれる高レベル放射性廃棄物は、1%品位のウラン鉱石約600トン（ウラン6トン）から作られた核燃料（濃縮ウラン0.8-1.4トン）からの廃棄物に相当する。

2013年5月27日、日本原燃はガラス固化試験を終了したと発表。

ガラス固化体の放射能

ガラス固化体1本あたりの放射能の経時変化は、製造直後は平均4x10¹⁵(4000兆)Bq、最大45x10¹⁵(4京5000兆)Bqで、100年後に1/10の4x10¹⁴Bq、1000年後に1x10¹³Bq、1万年後に2x10¹²Bq、10万年後に7x10¹¹Bq、100万年後に3.5x10¹¹Bq、1千万年後に1.5x10¹⁰Bq、1億年後に8x10⁸Bq(8億ベクレル)へと減衰する 。 注：数値はリンク先の対数グラフの目測であり正確な数値ではない。

＜参考値＞

福島原発事故により大気中に放出された放射性物質の放射能は、570x10¹⁵Bqと見積もられており、これは平均ガラス固化体143本分に相当する。最大放射能のガラス固化体では13本相当となる。

資源エネルギー庁では製造直後のガラス固化体の放射線の人体に及ぼす影響は、その表面では1,500Sv/hで、これは約20秒で100％が死亡するとされる7Svの被曝を生じる線量であり、50年後に1/5（表面線量は1/9の160Sv/h）、千年後に1/3,000、数万年後にウラン鉱石と同レベルになると推定している。

放射能の遮蔽

製造直後の高レベルの放射能のガラス固化体の場合、固化体から1mの所の厚さ1.5mのコンクリートの壁で放射線管理区域（しきい値約0.0006mSv/h）以下の被曝に減衰する。

50年間の冷却後の地層処分の際には、ガラス固化体はさらにオーバーパックと呼ばれる壁厚16~19cmほどの金属容器に収納される。　オーバーパックに収納されたガラス固化体の表面線量は、約0.0027Sv/h (2.7mSv/h)で、この場合は1mの所の厚さ80cmのコンクリートの壁で放射線管理区域以下に減衰する。

固化体の温度

ガラス固化体では内部の放射性核種が崩壊し続けており、製造直後の発熱量は約2300W（600Wの電気コンロ4台弱相当）で固化体の表面温度は200℃以上になる。この高温のために新しい固化体は地層処分には不適格であり、30-50年間冷却して発熱量が560W~350Wに減ったところで地層処分される予定である。