核燃料サイクル 核燃料サイクルの概要

核燃料サイクル

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2024/01/25 21:43 UTC 版)

核燃料サイクルの概要

現代においては、その一連の流れ及びそれらから出てくる各種放射性廃棄物が処理・処分されるまでの全ての過程を統合した上でのウラン資源等を有効に利用するための体系を指す[4]

概要

F1 ウラン鉱石
F2 ウラン精鉱(イエローケーキ)
F3 UF6六フッ化ウラン
F4 燃料ペレット
F5 検査中の燃料棒
B1 冷却中の使用済み燃料
B2 地層処分の概念
B3 核廃棄物隔離試験施設 WIPP施設概要 New Mexico, USA
B4 地層処分 核廃棄物隔離試験施設 (Waste Isolation Pilot Plant)

核燃料サイクルは、多くの場合、ウラン235を巡る後者の意味で用いられ、鉱山からの鉱石天然ウラン)の採鉱精錬同位体分離濃縮燃料集合体への加工、原子力発電所での発電、原子炉から出た使用済み核燃料を、再処理して、核燃料として再使用できるようにすること、および放射性廃棄物の処理処分を含む、一連の流れのことである。鉱山からの鉱石の採鉱から核燃料への加工までをフロントエンド、再処理以降をバックエンドと分けることもある。

フロントエンド・サイクル

バックエンド・サイクル

軽水炉から取り出された使用済み核燃料には、「燃えないウラン」である非核分裂性のウラン238、ウランから生成されたプルトニウム、僅かながら「燃えるウラン」である核分裂性核種のウラン235、各種の核分裂生成物が含まれる。このプルトニウムやウラン235を抽出し核燃料として再利用すれば、単に廃棄処分することに比べ多くのエネルギーを産出できる。また、使用済み核燃料のウランやプルトニウムを取り出すことになるため、放射性物質が減少し、廃棄物の量が減ることにもなる。更にウランは比較的政情が安定した国に多いため、ウランを全面的に輸入に頼る国でもエネルギーセキュリティ上のリスクは少ないが、核燃料サイクルで核燃料の有効活用と長期使用が出来ればよりリスクを低減できることになる。

一方、核関連施設や運搬が増える為、特にプルトニウムを扱うために高いセキュリティが要求されるとの指摘もある。

バックエンドサイクルは再処理事業、濃縮事業、廃棄物管理事業、埋設事業に分けられる。

日本の核燃料サイクル

核燃料サイクル政策の検討

2005年に「原子力の研究、開発及び利用に関する長期計画」の見直しが行われ、以下の四つのシナリオが検討された[5]

  • シナリオ1 全量再処理(現行路線)
使用済み核燃料は六ヶ所再処理施設で再処理を行う。処理能力を超えた分は中間貯蔵を経た上で同じように再処理を行う。
  • シナリオ2 部分再処理
使用済み核燃料は六ヶ所再処理施設で再処理を行う。処理能力を超えた分は中間貯蔵を経た上でそのまま埋設して直接処分する。
  • シナリオ3 全量直接処分(ワンススルー)
使用済み核燃料はすべて中間貯蔵を経た上でそのまま埋設して直接処分する。アメリカ、ドイツ等で採用。
  • シナリオ4 当面貯蔵
使用済み核燃料はすべて当面の間中間貯蔵する。

なお、内閣府から2005年10月14日に発表された「原子力の研究、開発及び利用の推進(原子力の研究、開発及び利用に関する長期計画)」の事後評価には、どのシナリオが最適であるかの結論が述べられておらず、わずかに原子力の推進にはプルトニウム、ウラン等の有効利用が適切であると触れられているのみである。

なお、シナリオ3は再処理を行わないという選択であり、これは核燃料リサイクル政策の中止を意味する。

現在の核燃料サイクル政策

上記シナリオ1から4までについて、10項目の視点から評価を行った結果、原子力委員会では、原子力政策大綱(2005年(平成17年)10月11日原子力委員会決定)において、「使用済燃料を再処理し、回収されるプルトニウム、ウラン等を有効利用することを基本方針とする。」ことを決定しており、原子力政策大綱[6]は、2005年(平成17年)10月14日、原子力政策に関する基本方針として閣議決定されている。現行路線(上記シナリオ1)に基づき、2011年までの45年間に核燃料サイクルに投じられた金額は少なくとも10兆円に上っており、その原資は税金と電気料金からなる[7]。しかし六ヶ所村の再処理工場の稼動は延期が重ねられており、高速増殖炉もんじゅも複数回の事故により1994年の稼動開始以来わずか数か月しか運転できていない状況である。

但し下記の六ヶ所村の核燃料サイクル基地が稼働しても年間再処理能力は800トンであり国内の原子力発電所から発生する使用済み燃料は年間1000トンを超えており、「全量再処理」路線を掲げる長計に沿えば、第二再処理工場を建設する必要がある。また電気事業連合会は2003年12月の時点でバックエンド費用が総額18兆8千億円かかると試算している[8]

関西テレビが2023年8月10日に放映したnewsランナーで、明治大学大学院の勝田忠広教授は「再処理工場がトラブル続きで稼働していない」ことや「核燃料加工施設も建設中で進展していない」ことを指摘し、また「MOX燃料の需要がなくなっているという意味で」核燃料サイクルは「破綻していると言っていいと思います」と指摘した[9]

放射性廃棄物の処理処分

高レベル放射性廃棄物[10]TRU廃棄物[11]、低レベル放射性廃棄物[12]はそれぞれの物性に応じて段階的処分が適用される[13]

ウラン濃縮施設やウラン燃料成型加工施設から出るウラン廃棄物は、2009年3月末時点で200ℓドラム缶に換算して約10万本が保管中である。また核燃料サイクルからは外れるが、原子炉の廃炉解体に伴う廃棄物にも放射性廃棄物が含まれる[14]


  1. ^ 核燃料リサイクル、原子燃料サイクルと呼ばれることもある。
  2. ^ QAプルトニウム(2004) p.34
  3. ^ 具体的には概ね、材料であるウラン資源等の「入手」、濃縮などを経て核燃料へ「加工」、原子炉における「使用」、使用済み核燃料からプルトニウムなどを取り出すための「再処理」、そして再び核燃料として利用するための「リサイクル」、という核燃料の一連の循環する流れのことである。
  4. ^ 原子力の研究、開発及び利用に関する長期計画抜粋(原子力委員会平成6年6月24日)日本原子力研究開発機構:用語集『核燃料サイクル(原子燃料サイクル)』 中島(1976) p.96
  5. ^ 平成17年大綱 pp.34-39、比較報告書(2004) はじめに
  6. ^ 原子力政策大綱”. 内閣府原子力委員会. 2011年5月31日閲覧。
  7. ^ “45年で10兆円投入 核燃サイクル事業めどなく”. 東京新聞 朝刊: p. 1. (2012年1月5日). http://www.tokyo-np.co.jp/article/national/news/CK2012010502000036.html 2012年1月12日閲覧。 
  8. ^ “中国新聞 原子力を問う”. 中国新聞. (2004年6月11日). http://www.chugoku-np.co.jp/kikaku/nuclearpower/japan/040530_01.html 2011年5月31日閲覧。 
  9. ^ 日本の"核燃料サイクル"は破綻 世界はリサイクルせず"直接処分" 脱原発でも既にある放射性物質は残り続ける 「原発、どんな理想を持って"やるかやらないか"の問題」と専門家”. 関西テレビ放送 カンテレ (2023年8月10日). 2023年8月12日閲覧。
  10. ^ 再処理の過程で発生する高レベル放射性廃棄物(ガラス固化体)は、平成21年末現在で、1,664本が国内で貯蔵されている。ガラス固化体は、30~50年間冷却のために貯蔵された後、地下300mより深い地層中へ複数の障壁を施して埋設処分される予定である。
  11. ^ 再処理施設やMOX燃料加工施設から出る低レベル放射性廃棄物(TRU廃棄物)は、2009年3月末現在、日本原子力研究開発機構と日本原燃再処理施設内において、200ℓドラム缶に換算して約14.5万本の廃棄物が保管されている。
  12. ^ 各原子力発電所の運転により発生する低レベル放射性廃棄物は、減容等の処理をした後、最終的に埋設処分される。2009年3月時点で、各原子力発電所の貯蔵施設内に、200ℓドラム缶に換算して約62万本分が貯蔵されている。日本原燃は青森県の六ヶ所低レベル放射性廃棄物埋設センターで、2009年3月までに、約22万本のドラム缶を埋設処理した。
    『原子力施設運転管理年報』(平成22年版(平成21年度実績))
  13. ^ 低レベル放射性廃棄物の処分方法”. 日本原燃. 2011年10月21日閲覧。
  14. ^ 110万kW級の軽水炉の場合の廃棄物は総量約50~54万トン、その内放射性廃棄物は1万トンと見積もられており、これらも放射能レベルに応じて処理されなければならない。解体費用は数百億円と見積もられている。
  15. ^ 原子力施設運転管理年報(平成25年度版)202p-
  16. ^ REMIX fuel ready for final test”. World Nuclear News. 世界原子力協会 (2021年11月11日). 2021年11月16日閲覧。






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