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原子力発電を利用していくにあたって:第6回:放射性廃棄物対策

放射性廃棄物の安全管理と使用済燃料対策のための取り組み

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2016.10.18

原子力安全事業本部江藤淳二

エネルギー

使用済燃料に係る課題

原子力発電所から発生した使用済燃料は、燃料として再利用する核種を取り出すための再処理や、放射性廃棄物として処分するまでの一定期間、使用済燃料プールや乾式キャスクに貯蔵して管理する必要がある。図1に発電所から発生した使用済燃料の貯蔵および再処理・処分の流れを示す1)。六ヶ所村の再処理工場が本格稼働してないわが国では、そのほとんどが再処理されずに貯蔵されたままである。貯蔵場所は、原子力発電所の敷地内または敷地外のいずれかとなるが、その選択は電気事業者の固有の条件により異なっている。

これまでわが国においては、資源の有効利用などの観点から、使用済燃料を再処理し、回収されるプルトニウムなどを有効利用する核燃料サイクルの推進を基本的方針としてきた。しかしながら、福島第一原子力発電所の事故以来、日本の原子力発電を取り巻く環境が変化し、核燃料サイクルのあり方に対して見直しを求める意見も目立つようになってきた。これらも踏まえて、原子力委員会は平成24年6月に、再処理を行わず直接処分を可能とするための技術開発や所要の制度措置の検討に早急に着手すべきであるとの決定を下した2)。また、再処理して回収したプルトニウムを燃料として使用する高速増殖炉もんじゅに関して、度重なる事故やトラブルを背景に、廃炉も選択肢として、開発の抜本的な見直しを行う方針が原子力関係閣僚会議で確認された3)

もんじゅが仮に廃炉となった場合、既にわが国が保有している余剰プルトニウムをどのように消費していくのかといった課題や、今後既設の原子力発電所の再稼働が進んだ場合、使用済燃料がさらに増加していく課題が健在化する。これら課題解決に向けた取り組みは待ったなしの状況にある。
図1 使用済燃料(SF)の貯蔵および再処理・処分の流れ※1

図1 使用済燃料(SF)の貯蔵および再処理・処分の流れ

出所:参考文献1)を基に三菱総合研究所作成

使用済燃料対策に関するアクションプランを策定

平成26年に閣議決定されたエネルギー基本計画4)では、原子力発電所より発生する使用済燃料を再処理した後に残る高レベル放射性廃棄物の処理・処分へ向けた取り組みを強化する方針を示した。それに加えて、最終処分に至るまでの間、使用済燃料の安全を確保しつつ、管理する選択肢を広げるために、使用済燃料対策のための取り組み強化の必要性をうたっている。具体的には、発電所の敷地内外を問わず、新たな地点の可能性を幅広く検討しながら、中間貯蔵施設などの建設・活用を促進するとともに、そのための政府の取り組みを強化するとしている。ついては、使用済燃料の貯蔵能力の拡大が喫緊の課題となっている。

表1に2015年9月末時点における各原子力発電所(軽水炉)の使用済燃料の貯蔵量および貯蔵余地を示す5)。国全体としては一定の貯蔵余地が確保されている状況にあるが、貯蔵容量の余裕のないサイトも存在する。各電気事業者は、使用済燃料プールのリラッキング※2や敷地外貯蔵(リサイクル燃料備蓄センターへの搬出)などを計画しており、安全を確保しながら貯蔵対策を進めているが、いまだ抜本的な解決には至っていない状況である。

今後、安全が確認された原子力発電所の再稼働に伴って使用済燃料が新たに発生し、また、運転開始から相当期間を経た原子力発電所の廃炉の進展が見込まれる。廃炉に当たっては、通常運転時の燃料取り替え分よりも倍以上の使用済燃料が発生する見通しである。このような状況を踏まえ、政府はこれまで以上に使用済燃料対策に積極的に関与しつつ、事業者の一層の取り組みを促す方針を打ち出した。具体的には、安全確保を大前提として、貯蔵能力の拡大に向けた取り組み強化を官民が協力して推進することを目的とした、「使用済燃料対策に関するアクションプラン」が平成27年に最終処分関係閣僚会議において策定された6)
今後は、各地域や国民各層の理解増進や電源立地地域対策交付金制度の見直しを図るなど、国が全面的に対応する姿勢を示したこのアクションプランの着実な実行により、最終処分に至るまでの時間的柔軟性を付与する使用済燃料貯蔵対策の抜本的解決につなげていく必要がある。
表1 各原子力発電所(軽水炉)の使用済燃料の貯蔵状況(2015年9月末時点、【単位:tU】)

表1 各原子力発電所(軽水炉)の使用済燃料の貯蔵状況(2015年9月末時点、【単位:tU】)

出所:参考文献3)を基に三菱総合研究所作成

注)管理容量は、原則として「貯蔵容量から1炉心+1取り替え分を差し引いた容量」。なお、運転を終了したプラントについては、貯蔵容量と同等としている。

注)四捨五入の関係で合計値は各項目を加算した数値と一致しない場合がある。

注)管理容量を超過するまでの期間は、仮に再処理工場への搬出がなく発電所の全機が一斉稼働し、燃料取り替えを16カ月ごとに行うと仮定した場合の試算

時間的柔軟性を考慮した使用済燃料対策を推進

福島第一原子力発電所の事故を受けて、近年では使用済燃料を再処理せずに直接処分するオプションの検討も進められている。現在、六ヶ所再処理工場の稼働開始が遅れており、最終処分事業の進展も遅れている中、再処理方針・直接処分方針のいずれのオプションであっても時間的柔軟性を付与する使用済燃料貯蔵対策は非常に重要な課題である。また、IAEAや米国などにおいては、使用済燃料の中間貯蔵が100年以上の長期貯蔵が現実味を帯びてきていることを背景に、使用済燃料貯蔵時の長期健全性を実証する研究開発(使用済燃料被覆管の脆化※3や乾式キャスクの腐食など)や貯蔵技術の経済性評価などが行われている7) 8)

高レベル放射性廃棄物の減容化・有害度低減や資源の有効利用などに資する核燃料サイクル政策を推進しているわが国においては、六ヶ所再処理工場の本格稼働に取り組むとともに、国際協力を進めつつ高速炉などの研究開発にも取り組み、状況の進展に応じて戦略的柔軟性を持ちながら使用済燃料対策を進めるべきである。また、今後、運転開始から相当期間を経た原子力発電所の廃炉の進展が見込まれるが、廃炉に当たっては、使用済燃料だけではなく、原子力発電所の解体により多様な発電所廃棄物が発生する。したがって、廃炉を滞りなく進めるためにも、使用済燃料対策に関するアクションプランを着実に実行し、喫緊の課題を早急に解決する必要がある。その中で、乾式キャスクによる貯蔵については、維持管理の容易さ、施設設置場所の柔軟性、輸送の利便性などに優れることから、当該乾式貯蔵に係る施設についても重点的に必要な措置を講じるべきであろう。

※1:MOX燃料(混合酸化物燃料)とは、使用済燃料から再利用できるU(ウラン)やPu(プルトニウム)を化学的に取出して作られた核燃料である。

※2:リラッキングとは、使用済燃料を収納するラック(収納棚)の間隔を狭めることで、使用済燃料プールの大きさを変えることなく、使用済燃料の貯蔵能力を増やすことである。

※3:燃料被覆管の脆化では、特に水素脆化が課題であり、水素脆化とは鋼材中に吸収された水素より鋼材の強度が低下し、鋼材が脆くなる現象である。

参考文献

1)日本原子力学会 再処理・リサイクル部会 テキスト「核燃料サイクル」(2012年6月21日)
http://www.aesj.or.jp/~recycle/nfctxt/nfctxt.html

2)原子力委員会「核燃料サイクル政策の選択肢について」(2012年6月21日)
https://www.mri.co.jp/knowledge/column/i6sdu6000000ukjg-att/kettei120621_2.pdf

3)原子力関係閣僚会議(第5回)「今後の高速炉開発の進め方について」(平成28年9月21日)
http://www.cas.go.jp/jp/seisaku/genshiryoku_kakuryo_kaigi/

4)経済産業省・資源エネルギー庁「エネルギー基本計画」(平成26年4月11日、閣議決定)
https://www.mri.co.jp/knowledge/column/i6sdu6000000ukjg-att/140411.pdf

5)第39回原子力委員会 資料第1-1号、資源エネルギー庁「使用済燃料対策について」(平成27年11月)
https://www.mri.co.jp/knowledge/column/i6sdu6000000ukjg-att/siryo1-1.pdf

6)内閣官房「使用済燃料対策に関するアクションプラン」(平成27年10月6日、最終処分閣僚会議)

7)IAEA Nuclear Energy Series, “Costing of Spent Nuclear Fuel Storage”, IAEA No.NF-T-3.5(2009)
https://www.mri.co.jp/knowledge/column/i6sdu6000000ukjg-att/costingfuel0909.pdf

8)EPRI,“Extended Storage Collaboration Program (ESCP) Progress Report and Review of Gap Analyses”, 2011 TECHNICAL REPORT.
https://www.epri.com/#/pages/product/000000000001022914/?lang=en-US

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