２０１６年１２月１３日（火）
高速増殖炉と軽水炉の違いは？
危険性はないのか？

日本に設置されている原子力発電所の原子炉は軽水炉という方式を採用している。これは燃料のウランから放出される中性子を水で減速させ稼働させるので軽水炉と呼ぶ。 　 　軽水というのはごく普通の水のことで、普通の水（軽水）と化学的な性質は同じであるが、　水より重い水がわずかに 　存在し、これを重水と呼んでいる。重水に対し普通の水を軽水と呼んでいるだけのこと。あまり気にしないでよい。 　軽水炉は２つの方式があり、沸騰水型（ＢＷＲ）と加圧水型原子炉（ＰＷＲ）。この違いは炉心の熱を外に取り出す方式の違い。炉心でウラン燃料が原子核分裂により発熱するが、その熱を水により取り出す。二つの原子炉の違いを下の図で示す。 　 　下図のように、水を沸騰させ高温高圧蒸気(１００℃以上）の状態で取り出すのが、沸騰水型原子炉（BWR)で、日立製作所やＧＥが製造し、東電・東北・中部・北陸・中国電力がこの方式を採用している。 　この方式は、炉心を制御する制御棒が炉心の下から上下させる構造になる。 　 　 　 　上図のように、炉心の中の水を高圧熱水（３００℃）として、炉心からパイプで取り出して、蒸気発生器で二次冷却水を蒸気にしてタービンを回すのが加圧水型原子炉（PWR)で、三菱電機、東芝、（ＷＨ：ウェスチングハウス；東芝が買収）が製造し関西・四国・九州・北海道電力がこの方式を採用している。 　この方式の原子炉制御棒は炉心の上から上下させる構造になる。 　原子炉内のウラン燃料の核分裂反応は同じで、燃料ウランはウラン２３５とウラン２３８の混合したものを燃料棒として使う。 　同じウランでも原子核内の中性子の数の違うものがあり、これを同位体（アイソトープ）と呼んでいる。ウラン２３５と 　　ウラン２３８は同位体である。 　軽水と重水も同様で、水はＨ２０であるが、水素（Ｈ）には中性子が１個のものと、２個のものと、３個のものがあり、 　　２個、３個中性子のある水素が酸素と結合すれば重水と呼ぶ。 　原子炉の燃料としてよく燃える（核分裂する）ウランはウラン２３５である。 　ウラン２３５は減速した中性子（熱中性子）が当たると、Ｙ（イットリュウム）とＩ（インジュウム）に核分裂する。これは核分裂反応の一つの例である。 　Ｕ２３５　+　ｎ　→　95Ｙ　+　１３９Ｉ　+　２ｎ 　　　ｎは中性子１個、２ｎは中性子２個 　これ以外にもいろんな核分裂反応が生じる。 　核分裂すると、大きな原子核が約半分前後の２つの原子に分裂する。 　ウラン２３８は中性子を吸収し、さらに大きなＰｕ（プルトニューム）２３９になるものもある。 　核分裂で生じた原子核は不安定状態なので、盛んに放射線（β（ベータ）線やγ（ガンマ）線）を放出し安定な状態になろうとする。 　 　このように原子炉を運転すると、ウランが崩壊し放射性廃棄物が生じる。 また、プルトニウムというウランより重い原子も生じる。プルニウムは原子爆弾に用いられる原子で、日本はプルトニウムを原子炉廃棄物として約４８トン既に保有している。 　さて、１グラムのウランが核分裂すると、8.2×１０１０Ｊ（ジュール）の発熱が生じる。 これは石炭の６０００ｋｇに相当する。 １００万ＫＷ級の原子炉を１日稼働させると、ウランは３ｋｇ必要という計算になる。たったの３ｋｇである。 　広島型原発はウランを１ｋｇ使って作ったものだから、１００万ＫＷの原発を稼働させると、８時間に１個の割合で広島型原発を造る量のウランを消費することになる。 　ここまでが、通常の軽水炉で生じる話である。 　軽水炉で生じる核廃棄物の処理をどうするかが大きな課題になっているが、政府は核廃棄物を少なくし、その保存の量を減らす策を考えて取り組んできた。それが核燃料サイクルである。少し難しい話になるが、今朝の朝日新聞でも掲載されているほど、これの実現には、いろんな課題が見えてきている。 　下の図は核燃料サイクルの模式図である。 　 　　 　この図は結構、細かく書いているので、分かりにくいところもあるが、原子力発電所から出る使用済燃料を中間貯蔵施設（水を満たしたプール）に漬けて一時保管する。それを再処理工場（青森県六ヶ所村に建設）で分離して、高レベルの放射性廃棄物と、回収ウラン（ウラン・プルトニウム合体物）をMOX燃料工場に送り、軽水炉原発のウラン燃料とMOX燃料を混合して燃やす。同時にMOX燃料は高速増殖炉で燃やすことで、プルトニウムを消費した量以上に増加させることができるので、核燃料の使用料をぐんと減らせられるというのが、核燃料サイクルである。 最近、話題の高速増殖炉という原子炉について、簡単に説明する。 　下の図が高速増殖炉の模式図で、ちょっと目は加圧水型原子炉と似ている。 違う点は、燃料がプルトニウムである点と、一次冷却材がNa(ナトリウム）、二次冷却材もＮａ（ナトリウム）である点と、三次冷却材が水となっている点である。 　 　金属のナトリウムは、比重が0.97で水より少し軽い金属だが、常温では金属個体。 非常に化学反応は活発で、水に触れると加水分解して水素を発生するので、危険な物質とされる。灯油の中に漬けて保管する。 　融点は９８℃、沸点は８８３℃である。 　ナトリウムを一次冷却材に使用する理由がこの原子炉が高速増殖炉と呼ばれるゆえん。 　燃料棒のウランやプルトニウムから飛び出す中性子は高速中性子で、そのエネルギーは1MeV、速度は１．４万ｋｍ/秒という速さである。この高速中性子はウランに吸収されにくいので、適度な速度に減速する必要がある。軽水炉に使われるウランの場合は、熱中性子と呼ばれる0.0２５eVという低い値まで減速し、始めてウラン原子核に捕獲され、核分裂に寄与する。 　高速炉では、高速のまま中性子をプルトニウムに照射する。熱中性子まで減速するとプルトニウムは反応しないので減速材として水は使えない。そこでナトリウムを一次冷却材として使い、中性子を高速のまま使うので高速炉と呼ばれる。 　そこで増殖炉は消費する核燃料よりも新たに生成する核燃料の方が多くなる原子炉のことであり、「高速」の中性子を利用してプルトニウムを増殖するので高速増殖炉という。これが夢の原子炉というワケです。 　 　高速増殖炉の炉心の周辺は劣化ウラン（軽水炉などで使った燃えカス）などで囲み、この劣化ウラン中のウラン 238がプルトニウム239に変わり燃料となる。 　うまくゆけば素晴らしい原子炉だが、『高速増殖炉もんじゅ』は今までまともに稼働していない。一番怖い点は、冷却材としてナトリウムを使うことです。 　原子炉に何か異常や、地震で配管に亀裂や破壊が起きナトリウムが大量に漏れたり、原子炉を冷却できなくなった時、冷やすために水をかけると、ナトリウムは水素爆発を起こします。事故の際に炉心を冷却するすべがないことです。 　それだけ、高速増殖炉は技術的に難しいのです。『もんじゅ』も二次系のナトリウム漏れ事故を起こしました。地震国日本では、高速増殖炉はやるべきではないと思いますが、原子力関係者や電力会社や利権を持った会社はまだやり続けようとしています。 　だから、最近、新聞やテレビなどで盛んに報道されているのです。昨夜はNHKテレビでやっていました。 　今朝の朝日新聞（12/14）記事を一部紹介すると、 　日本は６０年前に策定した原子力開発の最初の長期計画で「高速増殖炉の国産」と「核燃料サイクルの確立」を国策に掲げた。 　原発が増えれば燃料のウランが高騰、枯渇すると懸念されていた当時、使った以上のプルトニウムを「増殖」させる高速増殖炉は、日本に「国産エネルギー」をもたらすと期待された。 　しかし、今、政府の高速炉開発会議で進む議論の柱は核燃料サイクル堅持と、高速炉の実証炉の国内建設。　その意義の中に「増殖」の文字はない。最初に掲げているのは、高レベル放射性廃棄物の量と有害度を下げることだ。 　日本は利用目的のないプルトニウムを持たないことを国際的に約束している。 　もんじゅなど増殖させたプルトニウムの消費先が見通せない中、増殖の位置づけは明らかに後退した。 　そもそも増殖させても、させなくても、高速炉は技術的に難しい。冷却材が空気や水に触れると激しく反応するナトリウムを使うからだ。開発を手掛けた国々は、頻発するナトリウム漏洩事故に手を焼いた。もんじゅでも、１９９５年に起きた。 　何より核燃料が溶ける事故が起きた時、消防車などで原子炉に水を入れて燃料を冷やす最終手段が使えない。それでも各国が開発を目指したのはプルトニウムを増殖させる核燃料サイクルを回せば、ほぼ無限にエネルギーが得られると考えたからだ。 　放射性廃棄物を減らすことが主目的なら、開発の必要性は低下する。実際、開発を手掛けた国は今、使用済み核燃料を再処理せず、そのまま捨てる「直接処分」を選択し始めている。 　青森県六ケ所村。日本原燃の再処理工場は２０１８年度上期の操業開始をめざし工事が進む。原発の使用済み核燃料からプルトニウムを抽出する再処理工場は、高速増殖炉と共に、核燃料サイクルの根幹を担う施設だ。フル稼働すると、年４トンのプルトニウムが抽出される。日本が国内外に保有するプルトニウムは既に約４８トン。計算上は原爆６千発に当たる。プルトニウムが増えると国際社会から批判されかねない。 　高速実証炉は実現しても数十年先。政府は当面、プルトニウムを消費する手段として、ウランと混ぜたMOX燃料にして普通の原発（軽水炉）で燃やす「プルサーマル」発電で各燃料サイクルを維持する方針だ。 　電気事業連合会は全国の１６～１８基の原発でプルサーマル発電をすれば、年５．５～６．５トンのプルトニウムを消費できると試算している。再処理工場がフル稼働しても使い切れると説明する。しかしプルサーマルの導入は計画通り進んでいない。 　MOX燃料は普通のウラン燃料より制御棒の利きが悪くなるなど取り扱いが難しい。現在プルサーマル発電しているのは、四国電力伊方原発３号機だけである。 　建設中のJパワー大間原発に期待している。MOX燃料だけを使う「フルMOX]原発で、プルトニウムを年１．１トン消費できると見込む。 しかし、世界中でどこもフルMOXの経験はない。 　プルトニウム増殖という夢はかすみ、プルサーマルでもプルトニウム消費の勘定は合いそうにない。それでも政府は核燃料サイクルを堅持を掲げる。 　その大きな理由は、再処理しないと使用済み核燃料が行き場を失い、原発の運転自体が立ち行かなくなるからだ。 　六ヶ所村の再処理工場にはすでに大量の使用済み核燃料が搬入されている。容量３千トンのプールの内、現在２９６０トン余りが埋まり空きは僅かだ。 　全国の原発の使用済み燃料の保管プールは、すでに全体の７２％が埋まっている。再処理工場が稼働しないと、新たな使用済み燃料を搬入できず、各原発のプールが満杯になって、原発が運転できなくなる恐れがある。 　もう一つは、電力会社は会計上、使用済み核燃料を「資産」として計上している。 サイクルの旗を降ろせば、プルサーマルも出来ず、資産価値はゼロになって財務状況が一気に悪化しかねない。 　六ケ所村や敦賀市など、核燃料サイクル施設や原発が立地する青森・福井両県の８市町村長が１１月２５日に経産省、文科省などに「核燃料サイクルは長期的視野に立ち、具体的な展望を明確に進める」よう要望した。 　核燃料サイクルが崩れたら、影響が原発にも及ぶと心配しているからだ。 　 　立命館大学の大島教授は、「プルサーマルでプルトニウムを消費できるというのは机上の計算だ。核燃料サイクルの採算が合わないことは世界中で結論が出ている。省エネも進み、必要な電力は減ってゆく。巨額を投じて続ける意味はなく、再処理や核燃料サイクルは中止すべきだ」と話す。 　　 　事故が起きれば、近隣住民が被爆し、故郷を捨てる羽目になりますが、それでもなおやり続ける、また逆に、立地府県が再稼働を希望していることなど複雑な状況にあります。 　高速増殖炉は、今までの物理学の『エネルギー保存の法則』から脱しています。 「使った材料より、たくさんの材料を生み出しながら、エネルギーを取り出す」 そんな夢のようなうまい話はない！　はずですが、原子力の世界では理論上はそれが成り立つとしています。理屈が成り立つから、やってよろしいというワケに行きません。 　やる以上は絶対安全が大前提です。 　日本は原発ゼロでも、この３年あまりやって来ました。これからは電力需要はもう成熟期に差し掛かっているのです。需要を喚起するのではなく、節電や効率化により省電力化し、危険性の伴う原発はなくしてゆくことが肝要です。 　小泉元首相は、『原発はトイレのないマンションに住むようなもの』と明言を吐きました。 　原発から排出される放射性廃棄物の置き場所がない。 　青森県六ヶ所村に、再処理工場を建設中だが、なかなかうまくゆかない。 　青森県は方針転換なら、燃料廃棄物は各原発に送り返す。ここは保管場所ではない。 というように、原発で燃やした燃料廃棄物は棚上げ状態になっています。 　「今ある原発設備とウラン燃料は何としても使い切りたい」という電力会社と、経産省など関係団体の思惑が交錯し、安全な原発は再稼働させるという方針が出ています。 　それに上乗せして、さらに生じた放射性廃棄物を再処理し、プルトニウムを取り出し、それを高速増殖炉で燃やせば核燃料のサイクルが動き出し、燃料の心配や排気ガスの心配が要らなくなるという良いことづくめの話で進めて来ました。 　一方で福島原発の事故の対応に、２１．５兆円以上という巨額な費用が掛かります。 　その費用は電力料金に上乗せして、国民が支払うことになります。国が払うわけではありません。国にそのような余裕はありません。結局は国民が支払うのです。 ですから国民はもっと原発行政に関して意見を述べる権利があります。 　 　原発の誘致県は危険を覚悟で生活のために犠牲になっているのです。 喜んで原発を迎え入れている訳ではありません。 　 　『文殊の知恵』でがありませんが、『高速増殖炉もんじゅ』または、高速増殖炉実証設備は地震国日本では絶対やってはならない代物だと思います。

2016年１２月10日（土）
高速増殖炉もんじゅのパブリックコメント

2016年１１月２９日（火）
福島原発事故対策費２０兆円が意味するものは？

最近、耳にするようになった福島第一原発の廃炉費用が２０兆円という話。 考えてみると、日本の国家予算が２８年度一般会計で９６．７兆円､約１００兆円規模です。 その内訳は、税金等の歳入は５８兆円しかありません。残りは公債、すなわち国の借金で３４兆円賄っています。残りは約４兆円はその他の歳入となっています。 　福島原発の後片付けの費用が当初２兆円ぐらいと言われていたのが、５兆円になり、１０兆円になり、今や２０兆円とも言われています。 　この金額がいかに巨額かということは、日本の国家予算の20％以上にも上る数字です。 　通常、１００万KW級原子力発電所１基建設するのに約５,０００億円かかると言われます。 ２０兆円もあれば何と、原発が４０基も建設できる費用です。 　日本の原発は全部で確か５７基？だったと思いますので、福島第一原発の１，２，３号機の後片付けのためにいかに巨額の費用が掛かるかという実態を皆さん余り気にしていないようです。 　さらに、２０兆円は現状のラフな見積りだと思いますので、まだまだこれからドンドン増える可能性もあります。まず減ることはないでしょう。 　原発を片付ける作業は、放射線被爆という非常に危険な作業がつきものですから、念入りに十分な被爆防護対策をしながら作業しなければなりません。それでも被爆することは避けられないので、作業員には被爆手当（危険作業手当）を支給します。作業員は被爆を覚悟で働いているです。 　何とか事故処理を終息したいという願望ですが、４０年かかるとも言われています。２０兆円をかけて後片付けが済んだとしても福島原発は片付いたというワケではありません。 　デブリというウラン燃料がドロドロに解けた残骸を分厚い金属製の容器に入れるまでの作業だと思います。どういうふうに入れるか、まだその作業の内容や工程が決まっていない状況です。もし、うまい方法が見つかって、容器にデブリが収納できたとして、それをどこに保管するのでしょう？ 　今回の東日本大地震が起きるまで、通常通り稼働している日本の５７基？の原発の燃えカス（放射性廃棄物）の処理や保管方法や保管場所が決まらないので、燃料棒は各原子力発電所内の建屋内のプール（水槽）に漬けている状態です。 　小泉元総理はこれを『トイレのないマンションに住んでいるようなものだ！』と言いました。言い得て妙の言葉です。 　原発のウランはジルコニュウムという金属でできた合金の棒に入れていますが、この燃料棒からは常に強い放射線（α線、β線、γ線）が出続けています。 　水はこの放射線を吸収し弱める働きがあるためプールに水を入れて、その中に燃料棒を浸して核分裂が進まないようにして保管しています。 　このプールの水がなくなると、燃料棒から出る放射線が互いのウラン原子の核分裂を促し、核分裂が起き始め、その結果、発熱が激しくなります。ですから燃料棒を保管するプールの水は絶対なくならないように維持する必要があるのです。 　 　福島原発事故で一番恐れたことは、１，２，３号機ではなく４号機だったのです。 ４号機は定期点検中で、炉心から燃料棒を取出して保管プールの中に入れた状態でした。もし、このプールが地震でヒビが入り、水漏れして燃料棒が水につからない状態になれば、核分裂反応が進んで臨界状態になれば、何の囲いもない状態で猛烈な放射能が空気中に放出され、間違いなく東日本一帯は人が住めない状態になるところでした。東京ですら危険な状態になったと思われます。 　幸いなことに４号機のプールの水漏れはなくて大事故になりませんでした。 　今は、１，２，３号機の炉心冷却に失敗し、水素爆発により原子炉がメルトダウンしたことばかり伝えられていますが、原子炉は３０ｃｍもある分厚い鋼鉄製の炉心（圧力容器）と、その周りを数ｍの分厚いコンクリート（原子炉収納容器）で囲っています。 　それでも核分裂による数千度の高温になったウラン燃料は３０ｃｍの鋼鉄製の圧力容器を溶かし、その底から灼熱のウラン燃料が溶け落ち、数ｍのコンクリートも溶かしたのです。これがメルトダウンという状態です。何とか数十ｃｍぐらいのところで留まったということです。 　もしこの数ｍの厚みのコンクリートの壁が溶けてしまい、その底から地中にデブリが溶け出たとすれば、今のような状態で収まらなかったのです。 　必死に海水を消防車でくみ上げて、放水し続けて冷やした結果、何とか灼熱の燃料が冷えて固まったのです。 　 　しかし、原子炉の内部は燃料棒が溶け落ちてしまっているので、正常な原子炉の格納容器の片付け作業のようには参りません。 　原子炉内部は放射線量が非常に強くて、人間が近寄ることができませんので、ロボットを使い遠隔操作で何とか溶け落ちたデブリを処理しようと取り組んでいます。今はそういう方法で何とかしようと懸命に技術開発している段階です。こういう事故の状況は世界でも初めてのことですから、作業が前になかなか進まないのです。 　 　強烈な放射線にさらされると電子回路が壊れてしまい、電子カメラも画像が乱れます。この猛烈な放射線に耐えるロボットの開発からしなければなりません。 　 　それが何を意味するかです。それは膨大な開発費用と時間が必要だということです。技術の戦いです。そして最後は、人間が作業しなければならないのです。 　それが今、２０兆円の片づけ費と言われ出したのですが、これで収まるかどうか全くわかりません。 　２０兆円で後片付が出来たとして、そのデブリをどこに置くのでしょう。 　通常の原子炉の燃えカスの燃料棒でさえ置き場所がなく、仕方なく各原発の所内のプールに保管しているのが実態です。 　政府、自民党は原発をベースロード電源と位置づけしました。これは原発は燃料を一度炉心に入れると、通常１年間は何もしなくても、昼夜一定の発電が出来ますので、発電事業側の立場からすれば非常に都合がいいわけです。だから、全国の電力量の３０％程度を原発の電力で賄おうと考えているのです。 　今、すでに５７基の原発があり、そこには燃料のウランがプールに眠っているのです。それを使わない手はないだろう！というのが、再稼働推進派の人たちの考え方です。 　のど元は未だ過ぎていませんが、もう過ぎたかのように、福島原発の事後処理に手を焼いていながら、その姿を見ていながら、「世界一厳しい安全基準で審査し合格した原発は稼働を始める」と言う方針を打ち出しました。 　原発は危険がなく稼働できるものなら、これは一つの考え方ですが、今回起きたような事故が再び絶対に起きないとは言い切れません。 　 　なぜなら、日本は国土が太平洋プレート・北米プレート・ユーラシアプレートという３つのプレートが交錯する位置にあります。このプレートの境界線では常に巨大地殻変動のエネルギーが発生し、巨大地震や火山噴火がつきものです。 　　　　　　　　　　 上図は地球のプレートの交錯地点で、地熱が高く地震が多い場所を赤線で示しています。 南北アメリカの太平洋岸、東南アジア、日本、地中海沿岸、アイスランド等はまさに火山国であり、地震国です。 　このように日本はプレートが交錯する国土であることをまず理解しなければなりません。 生まれて死ぬまで、人生で地震を知らない人が多い中で、我々日本人は地震に慣れ過ぎています。慣れると怖さが和らぎます。しかし、地球規模の巨大地震は必ず訪れる地理的条件の国土に住んでいることを忘れてはならないのです。 　人間の力は自然界の力に及ばないことは昔からよく言われています。 　 　現在の最先端科学をもってしても、自然現象を克服することは不可能なのです。 　人間は、知恵や技術の進歩で自然現象を乗り越え、それを制御できたかのような錯覚を持つようになりました。 　そして、人間が自然の力に負けた時は、『想定外の出来事だ』という言い訳をするのです。 所詮、人間が自然に対抗できるのは人間が想定できる範囲のレベルに対してのことです。それを忘れては、人間は滅びるしかないと思います。

２０１６年１０月５日（水）
『世界史の大転換』を読んで

佐藤　　優
宮家　邦彦
常識が通じない時代の読み方
PHP新書
８２０円（税別）

２０１６年９月２７日（火）
『量子コンピュータが本当にすごい』を読んで

竹内　薫　著
ＰＨＰ新書
８４０円（税別）

２０１６年９月１８日（日）
『ハーバードで一番人気の国・日本』を読んで

佐藤智恵　著
PHP新書
８００円（税別）