なぜ世界は核廃棄物のリサイクルの問題を解決できないのか

核エネルギーが解決できないリサイクルの問題

核エネルギーは真の復興を経験しており、数十カ国で新しい原子炉が建設中または高度な計画段階にあり、先進的な原子炉設計が前例のない民間投資を集めており、政府は核を清潔エネルギー戦略の中核成分として約束しています。しかし、核エネルギーの最も持続的な実際的課題の1つ——使用済み燃料の処理——は依然として大部分が未解決のままであり、MIT Technology Reviewの詳細な分析は、その燃料の再処理とリサイクルという明らかな解決策がより広くは採用されていない理由を調べています。

使用済み核燃料の基本的な化学は、リサイクルを概念的には単純にします。ウラン燃料棒が原子炉で使用された後、その分裂性物質の一部のみが実際に消費されています。使用済み燃料は大量のウラン-238、より少量の分裂性プルトニウム-239とウラン-235、および様々な短命分裂生成物と長命アクチニドを含んでいます。化学再処理によってこれらの成分を分離することで、ウランとプルトニウムを新しい燃料にリサイクルでき、永久処分が必要な高レベル廃棄物の量と新しく採掘されたウランの需要の両方を減らします。

なぜフランスはやるのにアメリカはやらないのか?

フランスは1976年以来La Hague施設で商業用核燃料の再処理を運営し、自国の原子炉からの使用済み燃料と日本、ドイツ、その他の国の顧客からの燃料をリサイクルしています。フランスプログラムは数千トンの使用済み燃料を処理し、再処理が工業規模で技術的に実行可能であることを実証しています。日本もRokkashoで再処理インフラに大きく投資していますが、その施設は繰り返しの遅延に直面しています。

一方、アメリカはカーター大統領の下で1977年に商業用再処理を明確に禁止しました。これは民間の核施設でプルトニウム——核兵器に使用可能——の分離の拡散リスクに関する懸念によって促進されました。この政策はレーガン大統領の下で名目上撤回されましたが、商業用再処理は再開されず、アメリカの使用済み燃料は原子炉サイトで乾式キャスク貯蔵に蓄積され、建設されていない永久処分場を待っています。

経済学はこの説明の重要な部分です。再処理は現在のウラン価格で新しいウランの採掘よりも高価であり、ウラン価格は十分に低いままで、公益事業社にリサイクル燃料のプレミアムを支払う金銭的インセンティブがほとんどありません。ウラン採掘の長期費用を説明する炭素価格、または再処理の政策的な命令がなければ、市場シグナルは新しい燃料の継続的な使用と暫定貯蔵での使用済み燃料の継続的な蓄積を指しています。

拡散の懸念

カーター氏の元の禁止を促進した拡散の懸念は消えていません。従来の再処理で使用されるPUREXプロセスは、プルトニウムを理論的には兵器使用に転用される可能性のある純粋な形で分離します——これは核意図が曖昧な国家が再処理技術を求めている場合に特に深刻な懸念です。

プルトニウムを他のアクチニドと混合した状態で保つ代替再処理技術——兵器使用に不適切にしながら、原子炉燃料にリサイクルできるようにする——が開発され、小規模で実証されています。UREX+と焙焼処理アプローチはこのカテゴリーに該当しますが、どちらも商業的には展開されておらず、実験室での実証から工業規模での運営への移行には、ほとんどの国で提供されていない持続的な投資と規制承認が必要です。

先進的原子炉が方程式を変える

新しい世代の先進的核原子炉——特に高速中性子原子炉——は重要な方法で廃棄物計算を変えています。高速原子炉は高レベル核廃棄物の最も長命成分を構成するアクチニドを燃料として使用でき、最も問題のある廃棄物成分を短命分裂生成物に有効に転化します。高速原子炉のフロートを再処理施設と組みにすれば、原則として永久地質処分が必要な廃棄物の量と寿命を劇的に減らすことができます。

このシナリオは、先進的原子炉開発者と核政策分析者の間で再処理への更新された関心を刺激します。しかし、これは再処理能力と高速原子炉配備の両方での投資を必要とするシステムレベルの投資を必要とし、それはいかなる単一国家も約束したものをはるかに超えており、そのシステムが成熟するためのタイムラインは年数ではなく数十年で測定されます。

この記事はMIT Technology Reviewの報道に基づいています。元の記事を読む。