乾式貯蔵技術を米国とはまったくの別物に変えたヒノマル原発産業の宿痾

牧田寛
Dry Cask Storage

写真はイメージです。 photo by Nuclear Regulatory Commission via flickr (CC BY 2.0)

日本の「乾式貯蔵」の現実を知るために

 本連載原子力PA編では、前回一度だけNUMOの高レベル放射性廃棄物最終処分場選定に関する説明会への参加レポートを挟みましたが、基本的には愛媛県八幡浜市で行われた「使用済燃料乾式貯蔵施設に関わる講演会」で目にした長沢博士、奈良林博士の講演についてその概要をお伝えしてきました。(参照:本連載原子力PAシリーズ123)  この核燃料乾式貯蔵(乾式貯蔵)は、合衆国の商用原子力発電所としては1986年にサリー原子力発電所(Surry N.P.P. Virginia, USA)で初運用されており、十分に成熟した技術といえます。  乾式貯蔵は、ドライキャスクと管理施設への投資が大きく、一方で維持・運用費は小さいという費用構造上の特徴があります。初期投資が大きく、維持費が小さいと言うことは長期間の運用に向きます。  一方で、SFPによる貯蔵は、初期投資が小さく、一方で維持・運用費が大きくなりますので、短期間の運用に向きます。  従って、使用済み核燃料の処分が円滑に出来る(再処理する、最終処分場への搬出の当てがある)のであるのならば、SFPでの十年ないし十数年程度の仮保管で済むため、SFPでの管理が最適であるとして前世紀では乾式貯蔵はそれほど大規模には使われていませんでした。  例えば日本では、核燃料サイクルによってSFは冷却期間の10年間の後に再処理施設へと持ち去られるので、SFが発電所内で増え続けることはなく、長期滞留もないために、わざわざ高額の設備投資をして乾式キャスク貯蔵をする必要は無いと考えられてきたのです。  ではなぜ、どういう理由で、どういった目的で乾式貯蔵が世界で大々的に使われるようになったのか、そして日本ではどうであるか。このことを見極めなければ表面的な議論、理解に留まります。  今回は、ドライキャスクによるSF乾式貯蔵についてSFPによる貯蔵と比較しながらその現実を解説します。

使用済み核燃料保管における両方式の比較

 使用済み核燃料(SF)は、概ね10年間ほどSFPで保管すれば温度は人肌程度まで下がり、遮蔽と放熱さえ確保出来れば水につけておく必要はありません。また、核燃料は、水中に無い限り臨界を起こす可能性はほぼありませんので、水害などでドライキャスクが水没するなどキャスク内が減速材で満たされないかぎり、キャスク内で臨界核反応を起こす可能性は原理的にあり得ません*。一方で、原則として自然冷却を行うために冷媒である空気の熱容量が小さいこともあり、取り出し後数年間の熱い使用済み核燃料を保管することは行われていません。 (*:使用済み核燃料(SF)そのものが、241Amや240Puといった中性子を無駄食いして核分裂しない物質(核毒)を多く含むために熱中性子(速度の遅い中性子で、軽水炉はこれを連鎖核反応に使う)では臨界核反応を起こしにくい。軽水炉の核燃料交換が13〜24ヶ月毎に行われるのはそのためで、日本の場合、現状では運転日数が18ヶ月を超えると原子炉の出力を維持出来なくなる。従って、キャスクの水没で臨界核反応が生じると言うことは、まずあり得ない。しかし物事に絶対はないために臨界対策がなされる)  SFPは、減速材である水が冷媒として大量に存在しているためにSFP内での核燃料の配置とラック素材へのホウ素の添加、冷却水内のホウ素濃度の管理によって臨界を抑止しています。一方で水の熱容量は空気に比して4倍強大きい為に、水の循環と除熱さえ正常ならば、より狭い領域で同数の使用済み核燃料を安全に保管出来ます。また、水の熱容量が大きく、温度管理も容易であるために使用直後で崩壊熱量の大きなSFを保管することが出来ます)  日本においても電力中央研究所(電中研)などがSFPとドライキャスクを比較した報告書を出すなど長年検討が続けられてきましたが、次のような理由でドライキャスクの取り入れは行われてきませんでした。 1) SFPとドライキャスクでは安全性に大きな違いは無い* 2) SFPは、設備投資額が小さく、ドライキャスクは設備投資額が大きい 3) SFPは、運用経費が大きく、ドライキャスクは運用経費が小さい(総額であまり差がない) 4) SFPは、SFの取り出しが容易であるが、ドライキャスクではたいへんに手数を要する 5) ドライキャスクによる乾式貯蔵は、たいへんに場所をとる(PWRにとくに多いが、日本の原子力発電所は、敷地が狭隘なところが多い) (*:近年、こういった表現は少なくなったが、乾式キャスク貯蔵がSFPより目立って安全であるというわけではない。例えば、”原子力発電所内の使用済燃料の乾式キャスク貯蔵について 平成4年8月27日 原子力安全委員会”などでも、乾式キャスク貯蔵はSFP貯蔵と一長一短であり、基準は実績のあるSFPとの比較によってなされている)  日本では、核燃料サイクル政策がとられており、SFは、十分冷えた後にフランス、英国、東海村の再処理工場に送られました。更に、六ヶ所村再処理工場が運開すれば年間800t(国内SF発生量の1/2〜2/3と想定)が国内再処理に送られます。故に日本においてSF保管は、新たにドライキャスク保管することなくSFP保管を継続するという事になっていました。
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すでにSFPとSFの潜在的危険性は顕在化している!
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