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日本原燃における使用済

核廃棄物処理の流れ(全体概要)

青山貞一・池田こみち・鷹取敦・斎藤真実
環境総合研究所(東京都目黒区)

掲載日:2014年5月25日
独立系メディア E-wave Tokyo
無断転載禁


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青山貞一 池田こみち 鷹取敦 斎藤真実

文責・青山貞一

 六カ所村には、イギリス、フランスなど世界に数カ所しかない核廃棄物再処理工場がある。六カ所村の超広大な土地に日本原燃が所有する核燃料の再処理工場が散在している。

 1993年から約2兆1,900億円の費用をかけ、青森県上北郡六ヶ所村弥栄平地区に「濃縮」、「埋蔵」、「再処理」、「廃棄物管理」、「MOX燃料加工」の各事業とそのための施設建設が進められており、現在試運転中である。核廃棄物サイクル処理は、今回の現地調査の一つの目玉である。

 2014年5月18日午後3時六カ所村にある日本原燃PRセンターを訪問した。この訪問はあからじめ原燃PRセンター側に所定の説明付きの訪問申し込みを行った上で実現したものである。


六カ所村原燃施設PRセンター入り口にて
撮影:青山貞一 Nikon Coolpix S8 2014-5-18


六カ所村役場前にて
撮影:斎藤真実


六カ所村原燃施設PRセンターにて
撮影:青山貞一 Nikon Coolpix S8 2014-5-18

 以下は六カ所村の原燃PRセンターにおける展示(物)をもとに、六カ所村にある日本原燃の核廃棄物処理の流れの全体概要の説明である。


                                          出典:六ヶ所村日本原燃
 
 原子力発電所で使い終わったウラン燃料の中には、燃え残りのウランと新しく出来たプルトニウムがある。これらを再びMOX燃料(Mixed Oxied Fuel)の原料として使えるように化学的な処理をするのが再処理工場である。つまり、再処理工場はウラン燃料のリサイクル工場である。  出典:六ヶ所村日本原燃

◆核廃棄物再処理の概要 

(1)使用済み燃料の移動:最初に各地の原発から受け入れ保管しているキャスクにある使用済み燃料を燃料棒の状態のまま移動させる。

(2)燃料棒のせん断:専用裁断機で細かく切断し、6規定の濃硝酸に溶かす(水相)。溶解:酸に溶けない燃料被覆管(ハルと呼ばれる)と不溶残渣(モリブデン、 テクネチウム、ルテニウム、パラジウム、ジルコニウム等)を取りだす。

(3)分離:取り出した水相の硝酸濃度を3規定に調整し、ドデカンにリン酸トリブチル  (TBP)30%を溶かした有機溶媒(油相)とミキサー・セトラー (mixer-settler)型抽出槽 やパルスカラム(pulse column)型抽出塔で混合・接触させると、硝酸とイオン対を生成したウラン及びプルトニウムがTBPに抽出され、油相に移動する。

(4)精製:次に油相を還元剤(硫酸ヒドロキシルアミン等)を含む別の水相と接触させると、 プルトニウムだけが水相に移動する。

(5)脱硝・製品管理:プルトニウムは容易に核兵器に転用可能なため、それのみを所有することは核拡散防止条約で禁止されている。そのためプルトニウムとウランと混ぜた溶液を作り、これをマイクロ波で脱硝酸して酸化物MOXとして保管している。ウランについても流動床で脱硝して酸化物(回収ウラン)として保管している。

(7)高レベル廃棄物:燃料被覆管は低レベル放射性廃棄物(TRU廃棄物)として、 不溶残渣と各種放射性物質の混合体である硝酸系廃液は、蒸発缶等で濃縮した後、高レベル放射性廃棄物として処分される。

 出典:Wikipedia


                                          出典:六ヶ所村日本原燃

 原子力発電所から運ばれてきた使用済燃料は、使用済燃料輸送容器(キャスク)から取り出され、3基の燃料貯蔵プール(BWR専用、PWR専用、BWR/PWR共用)で4年以上冷却・貯蔵される。

 冷却・貯蔵により放射能の量は数百分の1に減衰する。

 冷却期間を終えた使用済燃料は、次のせん断工程に移送される。


                                          出典:六ヶ所村日本原燃

 せん断・溶解工程では、せん断機で使用済燃料を細かく切断した後、硝酸を入れた溶解槽で燃料部分を溶かし、燃料部分と被覆管部分とを分別する。燃料を溶かした硝酸溶液は、清澄機で不溶解残渣(燃料せん断片を溶解槽で溶解した際に溶解せずに残る粒子状のもの)を除去した後、分離工程へ送る。

 なお、溶け残った被覆管などの金属片は、固体廃棄物として処理する。


                                          出典:六ヶ所村日本原燃

 分離工程では、パルスカラムという装置で、硝酸溶液を溶媒といわれる油性の溶液と接触させ、ウラン・プルトニウムと核分裂生成物を分離する。さらに、化学的性質の違いを利用してこのウランとプルトニウムも分離し、精製工程へ送る。


                                          出典:六ヶ所村日本原燃

 精製工程では、パルスカラムやミキサセトラという装置を用い、ウラン溶液及びプルトニウム溶液中に含まれている微量の核分裂生成物をさらに取り除いて純度を高めた後、脱硝工程へ送る。


                                          出典:六ヶ所村日本原燃

 脱硝工程では、脱硝塔を用いて、精製されたウラン溶液とウラン・プルトニウム混合溶液から硝酸を蒸発及び熱分解させて、ウラン酸化物粉末とウラン・プルトニウム混合酸化物粉末(MOX粉末)にする。それぞれの粉末は、燃料加工施設等に出荷されるまでの期間貯蔵する。


                                          出典:六ヶ所村日本原燃

 再処理工程で生じる核分裂生成物を高レベル放射性廃棄物といいます。これらは、溶融炉の中で溶かしたガラスと混ぜ合わせ、キャニスターに入れ冷やし固める(ガラス固化体)。

つづく