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Economics of plutonium recycle 6 nov2015fvh j
- 1. 経済性：プルトニウム･リサイクル ｖｓ. 使用済み燃料貯蔵 Frank von Hippel フランク・フォンヒッペル プリンストン大学科学・世界安全保障プログラム 及び 核分裂性物質に関する国際パネル（IPFM) http://fissilematerials.org/ 東京 2015年11月6日
- 2. 概要 • 民生用プルトニウム分離をもたらした間違い • 高いコスト • 稠密な使用済み燃料貯蔵の危険性 • 代案：使用済み燃料の乾式貯蔵、 そして、なぜこの方が安全か
- 3. 背景 • 米国は約50トンの兵器用プルトニウムを余剰と宣言 • 日本は約50トンの民生用プルトニウムを分離 （核兵器約6000発分） • 両国ともそのプルトニウムのMOX処分において問題に直面 している • 日本は年間8トンの分離能力を持つ六ヶ所プルトニウム分離 （再処理）工場の運転開始を提案している
- 4. 0 20 40 60 80 100 120 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 Separatedplutonium (metrictons) In Japan if RRP operates and MOX delayed In Europe if MOX delayed Recycled In Japan In Europe 日本のMOX計画はこれまで失敗。非常に上手く行かなければ 六ヶ所再処理工場が計画通り運転開始した場合、 日本のプルトニウム量の爆発的増加を防げない。 国内：六ヶ所が運転、MOX使用が遅れた場合 ヨーロッパ保管：MOX使用が遅れた場合 MOXとしてリサイクル 国内 ヨーロッパ 分 離 済 み プ ル ト ニ ウ ム （ 単 位 ： ト ン ）
- 5. なぜ 分離済み民生用プルトニウム（紫） ＞長崎型原爆3万発分 (出典: Global Fissile Material Report 2015) 核弾頭 10,000 1発当たり 4－8kg 民生用。国外（2013年12月） 民生用国内（2013年12月 軍事用余剰 戦略的予備 軍事用 処分済み
- 6. 0 500 1000 1500 2000 2500 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 GlobalNuclearCapacity(GWe) 1975 2015 High 2015 Low 答え:1960年代から70年代にかけてウランが枯渇するとの懸念があり、 これが「増殖」炉開発の提案をもたらした 原発容量予測 (1975, IAEA) 原子力容量予測幅 (2015, IAEA) IAEA, 1975 NEA-IAEA, 2014 低コストウラン推定量 (軽水炉の40年分) 高 世 界 の 原 子 力 発 電 容 量 （ 単 位 ： 電 気 出 力 百 万 ｋ ｗ ） GWe 低
- 7. 7 U-235 (天然ウランの0.7% )は、連鎖反応を 起こす。 現世代の原子炉（ほとんどが軽 水炉）で発生するエネルギーの大半を提 供する。 U-238 (99.3%)は連鎖反応は起こさないが、 中性子を吸収して、連鎖反応を起こして Pu-239 となる 提案された解決策: 燃料としてU-235の利用から U-238の利用に移行。
- 8. 未使用の 軽水炉用燃料 95.6 % U-238 4.4% U-235 92.6% U-238 & U-236 使用済み燃料 0.8% U-235 1.2% plutonium 5.4% fission products & other radioisotopes 軽水炉の使用済み燃料の中のプルトニウムは分離されて、増殖炉の 初期装荷燃料用として使われるはずだった 8 0.8% U-235 1.2% プルトニウム 5.4% 核分裂生成 物その他の放射 性核種
- 9. 増殖炉はコスト高で、信頼性がない 平均設備利用率： 軽水炉 約80％ ナトリウム冷却「実証」炉 約25％ 国 実証炉 出力 (Mwe) 生涯設備利用率* フランス スーパーフェニックス (1985-98) 1200 8% (ナトリウム漏れ) ドイツ SNR-300 (1991) 300 安全許認可が得られず 日本 もんじゅ (1994-) 246 1% (ナトリウム漏れ) 英国 PFR (1975-94) 500 19% (ナトリウム漏れ) 米国 クリンチリバー 300 キャンセル ソ連 BN-600 (1980-) 560 74% (が、15回のナトリウム火災) *IAEA Power Reactor Information System フランスは分離済みプルトニウムを軽水炉の燃料として使うことを決 定。約１２％の天然ウランを節約できる。 日本もこれに倣うことを決定。
- 10. volatile fission products. The estimated unit costs are about $500/kg for aqueous reprocessing and processing. The latter is about six-to eightfold below the estimated unit cost of a 800- to 900-Mg/ mporary plant costs in the United Kingdom, France, and Japan. 1992年時点での仏・英の再 処理工場のコスト 仏･日･英がそれぞ れの再処理工場 を建設するに当 たって想定したコ スト 再処理コストは推進論者によって大幅に過小評価された Nuclear Wastes: Technologies for Separations and Transmutation (National Academy Press, 1996) p. 117. X(5-10)
- 11. 経済性評価の結論 フランス（2000年）：プルトニウムとウランのリサイクル・コストは、それによって節約 できる低濃縮ウラン燃料の製造コストの５倍* 今日では、この差は10倍ほどになっているかもしれない（外国の顧客がいなくなった ため） 再処理コストは仏電力公社（EDF)とAREVAの間で大きな問題となっている。EDFは 英国での再処理契約更新を拒否。 日本(2011年)：.プルトニウムとウランのリサイクル・コストは、それによって節約でき る低濃縮ウラン燃料の製造コストの約１０倍.** 低濃縮燃料コスト: 259,000円/kg MOX 燃料コスト: 3,568,000円/kg [= 8.5 x 372,000円 (再処理コスト) +406,000円 (MOX 燃料製造)] それにもかかわらず、両国はともにプルトニウム・リサイクルの継続を選択。政策変 更によって生じる混乱が大きすぎると判断されたため。 *Report to the Prime Minister [of France]: Economic Forecast Study of the Nuclear Power Option, 2000. **JAEC, Technical Subcommittee on Nuclear Power, Nuclear Fuel Cycle, etc. Estimation of Nuclear Fuel Cycle Cost, 2011. 原子力委員会原子力発電・核燃料サイクル技術等検討小委員会 資料集1 核燃料サイクルコストの試算 (2011年11月10日）､p28 http://www.aec.go.jp/jicst/NC/about/kettei/seimei/111110_1.pdf
- 14. 乾式貯蔵は使用済み燃料貯蔵プールの危険を減らす 4号機のプールで使用済み燃料火災が起きていれば東京からも 避難が必要になっていたかもしれない。 Calculations based on several codes and models t turn-around time and fidelity 0 9 8642 1 3 5 7 0 9 8642 1 3 5 7 0 9 8642 1 3 5 7CR CR CR CR CR CR CRCRCR CR30 0 2 4 6 8 9 1 3 5 7 CR CRCR CR CR CR CR CR C E F P M W F P M UNIT 4 SFP HEAT GENERATION RATE DISTRIBUTION POOL LEVEL FOR VAR 16 0.19kW 24 0.16kW 14 0.20kW 10 0.22kW 12 0.21kW 9 0.23kW 5 0.30kW 8 0.24kW 2 0.55kW 4 0.40kW 1 1.12kW IF 3.60kW 2010年11月末運転 停止の燃料 未使用 燃料 BWR 燃料集合体 には約170 kg Uが 入っている 4号機使用済み燃料プール 熱発生率分布 (原子力委員会近藤委員長 から菅首相へ）
- 16. NRCの研究結果：高密度のプール火災の影響の規模は、 福島第一の100倍 （ペンシルバニア州のピーチボトム原発の平均的影響） 出典http://pbadupws.nrc.gov/docs/ML1328/ML13282A564.pdf; http://pbadupws.nrc.gov/docs/ML1328/ML13282A563.pdf, http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2013/EE/c2ee24183h#!divAbstract 理由：高密度の場合はジルコニウム・蒸気反応の結果生じる水素が、 原子炉建屋を破壊する爆発を起こすのに十分な量になる High Density Low Density Fukushima Daiichi Release (PBq) 925 4 6-20 Cancer deaths 43,100 1,100 ~1000 Area (km2 ) 46,600 221 ~650 Displaced 10.9 million 72,000 ~100,000 高密度 低密度 福島第一事故 放出量（PBq） 925 4 6-20 ガン死 43,100 1,100 約1000 面積(km2) 46,600 221 約650 避難 1090万 72,000 約10万
- 18. 要約 1. 核兵器の材料を商業的核燃料として使うのは非常に問題の多 いアイデアである。 2. ナトリウム冷却炉は水冷却炉よりずっとコスト高でずっと信頼性 が低い。50年間にわたって10兆円以上が投入された今も、商業 化できた国はない。 3. 軽水炉でのプルトニウム・リサイクルは、安全な空冷式容器（乾 式キャスク）での貯蔵の約10倍のコストがかかる。 4. 再処理が未だ続いているのは4つの核兵器国と日本。（韓国が 日本と同じ再処理の「権利」を主張している。） 5. ５年以上水で冷却した使用済み燃料を乾式キャスクに移した方 が、使用済み燃料プールが安全になる。