再処理工場

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再処理工場（さいしょりこうじょう）とは、原子炉から出た使用済み核燃料の中から使用可能なウラン、プルトニウムを取り出す施設である。

核燃料サイクルにおいて、最も重要な施設である。

[編集] 概要

未使用の燃料棒には二酸化ウランの燃料ペレットが封入されているが、原子炉で使用されると核分裂によりウランが別の元素に転換する。それら核分裂生成物もアルファ崩壊やベータ崩壊による核種変換により、別の物質へと変化してゆく。そのため使用済み核燃料棒内には、多数の元素が混在する状態となる。このような状態の燃料棒から未反応のウラン、及び生成したプルトニウムを取り出す作業が（核燃料の）再処理であり、それを行う工場が再処理工場である。取り出されたウランとプルトニウムは、再び核燃料に加工される。

[編集] 再処理

現在各国で採用されている核燃料の再処理方法はピューレックス(PUREX)法と呼ばれるもので、大まかに言えば、酸に溶かした燃料棒からウランとプルトニウムをキレート錯体として分離する方法である。

最初に使用済み燃料を燃料棒の状態のまま細かく切断し濃硝酸に溶かす（水相）。酸に溶けない燃料被覆管と不溶残渣を取りだした水相を、ドデカンにリン酸トリブチル(TBP)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、ウランとプルトニウムがTBPと反応してキレート錯体となって油相に移動する。次に油相を還元剤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。燃料被覆管は低レベル放射性廃棄物として、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高レベル放射性廃棄物として処分される。

なお、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MOX燃料として保管している。

[編集] 再処理工場の一覧

核兵器保有国の軍用再処理工場を別にすれば、原子力発電所から発生する使用済み核燃料を扱う世界の主要な商用再処理工場は以下の通りとなる。このうち規模が大きく外国から使用済み核燃料を受け入れて再処理している施設はフランスとイギリスの二施設のみとなっている。

イギリスセラフィールド(2002年3月撮影)

フランス
- フランス核燃料公社(コジェマ社)
  - ラ・アーグ工場 - ノルマンディー
    
    UP2-800(800トンU/年)とUP3(1,000トンU/年)の二つのラインが稼動中である。
イギリス
- 英国核燃料会社(BNFL社)
  - THORP核燃料再処理工場 - セラフィールド
    
    1994年から操業を開始したソープ工場は1,200トンU/年の処理能力を持つ。
ロシア
- チェリャビンスク-40(またはチェリャビンスク-65。現在は生産合同マヤーク(Mayak Production Association)) - チェリャビンスク市キシュチム町オゼルスク
  
  旧ソ連の再処理工場の内、唯一の商業目的の再処理ラインRT-1(400トンU/年)がある。かつては東欧諸国のロシア型加圧水型原子炉から発生した使用済み核燃料の再処理を行っていたが現在は国内から発生する使用済み核燃料のみを再処理している。
- クラスノヤルスク-26(鉱山化学コンビナート(Mining and Chemical Combine)) - クラスノヤルスク市ゼレズノゴルスク
  
  商業再処理のためのRT-2(1,500トンU/年)を建設中だが工事は中断されている。
日本
- 旧動燃(現在の日本原子力研究開発機構)
  - 東海事業所 -茨城県東海村
- 日本原燃
  - 六ヶ所村核燃料再処理施設 - 青森県六ヶ所村
インド

インドでは国内の原子力発電所から出た使用済み核燃料を再処理している。
- バーバ原子力研究センター
  - トロンベイ再処理工場(30トンU/年)
  - タラプール再処理工場(100トンU/年)
  - カルパカム再処理工場(100トンU/年)
パキスタン
- ピンステク再処理工場
  
  ピンステク工場は核兵器開発センター内にあり同センターにはプルトニウム生産炉があることから商業用再処理は業務の一部のみと思われる。
- チャスマ再処理工場
  
  チャスマ工場はチャスマ原子力発電所に併設されているため主に商業用再処理を行っているものと思われる。
中国
- 商業再処理用多目的パイロットプラント
  
  フランスの支援で甘粛省の蘭州核燃料サイクル施設に建設されているプラントは400～800トンU/年を目指している。
アメリカ合衆国
- ウエスト・バレー再処理工場 - ニューヨーク州
  
  アメリカは核不拡散の立場から核燃料の再処理を行わないワンス・スルー政策を取っており、ハンフォード、サバンナリバー、アイダホといった国内の再処理工場はエネルギー省が保有する核兵器の生産工場となっていた。冷戦終了後はいずれも稼動を停止した。ウエスト・バレーは唯一の民間再処理工場だったが現在は稼動していない。
ベルギー
- ユーロケミック社モル再処理工場(100トンU/年)
  
  1966年に完成し1974年に運転が停止された。施設は解体されている。
ドイツ
- WAK再処理工場 - カールスルーエ
  
  35トンU/年の処理能力を持つパイロットプラントが1971年に建設され1990年まで運転された。
- WAW再処理工場 - バイエルン州バッカースドルフ
  
  350～500トンU/年の処理能力を持つWAW再処理工場が計画され1986年に建設が始まったが1989年に建設が中止された。
アルゼンチン

エセイサ原子力研究センターのパイロットプラント(5トンU/年)が運転中である。
ブラジル

サンパウロにあった研究用プラントは閉鎖されている。
イタリア

国内にあったEurex SFREやITRECなどの再処理施設は現在では運転されていない。

[編集] 日本での再処理

日本の再処理工場は茨城県東海村の旧動燃東海事業所にあるが、実験的な工場であるため規模が小さく、年間200トンU程度の処理能力しかない。

現在青森県六ヶ所村に建設中の日本原燃の再処理工場は、年間800トンUの処理を見込んでいるが、溶接不良に起因する不具合・構造上の不具合によって試験計画が何度も延期されている。2005年 12月現在、劣化ウランを使用したウラン試験がほぼ終了しており、2006年には実際の使用済み核燃料を使用したアクティブ試験が開始される見込みである。

よって、日本で発生する使用済み核燃料の再処理はその大部分をフランス（COGEMA社）やイギリス（BNFL社）に委託している。

[編集] メリット・デメリット

再処理工場にはメリットとデメリットがある。ベルギーとドイツの撤退により核兵器保有国以外で再処理工場を持つ国は、公式には日本だけとなっている。

メリット
- 資源を有効活用できる。
  
  利用可能な資源である使用済核燃料を有効に利用できる。
デメリット
- コストがかかる。
  
  使用済核燃料をそのまま埋設処分するワンス・スルー方式に比べると再処理にかかる費用分が余計に必要となる。
- 原子力発電所に比べ、はるかに多い量の放射線を出す。
  
  深層防護の奥にある原子炉とは異なり、再処理工場では裸の核物質を広範囲に扱うため、厳重な放射線管理が必要となる。また再処理にともなって高レベル放射性廃液が出るため、これらの処分に特別な処置が必要になる。高レベル放射性廃液は固体に固化後、溶けたガラスと混ぜ合わせて固定化し、ガラス固化体として管理する^[1]。固化体は、内部の放射性物質の崩壊によって常時約280℃を越える温度を持つため[2] 、一時保管場所で30～50年くらい中間貯蔵し、放射性物質が減って温度が下がるのを待ってから最終処分される。日本における最終処分施設の建設は未定である。
- 国際世論の変化
  
  再処理工場を持つという事は、国際世論から核兵器開発疑惑を受けつづけることになる。IAEAの保障措置を受けていても、諸外国のマスメディアなどからは核兵器保有の可能性が高い国のトップとして日本はマークされている。