電力・発電・原子力スレ - 1081280165

2401：とはずがたり：2014/07/07(月) 19:44:31: ※a【プルトニウム】
原子番号で自然のなかにあるもののなかで一番大きなものがウランです。元素のなかには同位体というものがあります。例えば、ウランには核分裂しやすい２３５（陽子92、中性子１４３）とそうではない２３８（92、１４６）がありますが、ウラン２３５は自然界には０・７％ほどしか存在しません。これを濃縮して３～５％にして、ウラン２３８と一緒に核燃料として、原子炉のなかで使用します。
ウラン２３５に中性子を当てると、核分裂が起きて中性子が新たに２～３個飛び出します。このときに熱が発せられて、この熱で水を蒸気に変えてタービンを回して発電を行うという具合です。ただ、核分裂によって飛び出したままの中性子ではスピードが速すぎて核分裂を制御しにくいので、減速させる必要があります。それに使われるのが、「軽水（普通の水）」や重水、黒鉛です。減速させずに核分裂させることもできます。高速増殖炉「もんじゅ」などです。原子炉では1個の中性子で核分裂させ、残りの中性子でウラン２３８を核分裂できるプルトニウム２３９に変えていきます。発生するすべての中性子でどんどん核分裂をさせることもあります。これが原子爆弾です。原爆ではウラン２３５をほぼ１００％使います。
プルトニウム２３９はウラン２３５と同じく核分裂を起こします。ですので、プルサーマルでない普通のウラン燃料を使う軽水炉でも、運転の後期には実は発電の３割程度はプルトニウムの核分裂がエネルギーを生み出しています。
このように、プルトニウムを作り出すことは、天然ウランの大半を占める核分裂をしないウラン２３８から核分裂をする新たな燃料を生み出すことを意味するのです。
ただ、このようにエネルギー源になるプルトニウムを蓄積することがなぜ、世界から不安視されるかといえば、ウランのように濃縮する必要がなく、プルトニウムのほうが臨界に必要な量（濃縮ウラン25キロ、プルトニウム8キロ）、つまりは原爆にするためにより少ない量で作ることができるからです。

※b【使用済み核燃料】
使用済み核燃料は、燃料として再利用できるウランやプルトニウムと、燃料には使えない核分裂生成物などを含んでいます。後者は放射性廃棄物と言われます。放射能の強さによって、高レベルと低レベルに分けられます。
放射性廃棄物は安定な地層へ埋設処分されます。放射性物質の性質ごとに、環境への漏出を抑制するために、埋められる深さが変ります。低レベル廃棄物のなかでも比較的放射能レベルの高い原子炉の構造物などは「余裕深度処分」という地下50～１００メートルに処分されます。また、高レベル廃棄物については、「地層処分」といって、地下３００メートルより深い地層中に処分されます。

※c【高速増殖炉】
高速とは、先ほど、中性子がウラン２３５や２３８に当たるスピードを減速するといいましたが、これを減速させないことを意味します。中性子のスピードを減速せずにどうするかといえば、それによって、より多くのプルトニウムを作り出すことが狙いです。
この高速増殖炉では、プルトニウムとウランを混ぜたＭＯＸ燃料を使いますが、発電に使用した以上のプルトニウム、約１・２倍を新たに作り出すことができるという話になっています。
ただ、高速増殖炉「もんじゅ」は停止したままですし、もんじゅは、実用化に向けては２番目の「原型炉」といわれるもので、このあと２０２５年に実証炉、さらには２０５０年に商業ベースという行程です。道のりは険しいのが実情です。

※d【トリウム】
トリウムは、古くから原子力燃料として知られていました。昭和30(1955)年に作られた『原子力基本法』にも、「核燃料物質とは、ウラン、トリウム等原子核分裂の過程において高エネルギーを放出する物質」とあります。アメリカでは１９６０年代にトリウムを使うための実証炉まで作られました。
それが、なぜ今現在、トリウムの原子炉が一つもないかといえば、まさに時代のせいと言えます。第二次世界大戦後の冷戦時代、米ソは核兵器の増産に励みました。前述の通りウランはプルトニウムを生み出しますが、トリウムはプルトニウムを生み出さないのです。また、ウランと異なり、トリウムはそれ自身では核分裂性の同位体を持ちません。当時としては、新たなエネルギー源を生み出すウランのほうを選ぶというのは、自然な選択だったのかもしれません。そうするうちに、ウラン型の原子炉がコスト競争力をつけていき、トリウムを使った原子炉はマイナーの道を辿ることになったのです。