高レベル放射性廃棄物の処理：フランスのAVM施設

高レベル放射性廃棄物の処理：フランスのAVM施設

高レベル放射性廃棄物とは

– 高レベル放射性廃棄物とは原子力発電所では、ウラン燃料を核分裂させてエネルギーを取り出しています。この使用済み燃料には、核分裂後に生じた様々な放射性物質が含まれており、その中にはプルトニウムのように再利用可能な物質も存在します。使用済み燃料からプルトニウムなどを抽出することを再処理と呼びますが、この過程でどうしても発生するのが高レベル放射性廃液（HALW）です。HALWは、極めて強い放射能を持っており、長期間にわたって熱と放射線を出し続けます。そのため、環境や人体への影響を考えると、その処理と保管には細心の注意を払う必要があります。現在、HALWはガラスと混ぜ合わせて固化処理を行い、安定した状態で冷却保管されています。しかし、HALWの保管は一時的な措置に過ぎません。最終的には、より恒久的な処分方法を確立する必要があります。日本では、地下深くに埋設する地層処分が有力な選択肢として検討されていますが、処分地の選定や安全性確保など、解決すべき課題は多く残されています。

ガラス固化：安全な保管への道

– ガラス固化安全な保管への道高レベル放射性廃棄物（以下、HALWと表記）は、原子力発電所から発生する廃棄物の中で最も放射能レベルが高く、人体や環境への影響が懸念されています。そのため、HALWを安全に保管することは、原子力発電の利用において極めて重要な課題となっています。この課題に対して、国際的に広く採用されている方法の一つに「ガラス固化」という技術があります。ガラス固化とは、HALWを高温で溶かしたガラスと混ぜ合わせ、冷却することで、ガラスと一体となった固化体を作る技術です。ガラス固化体が長期保管に適している理由は、その優れた特性にあります。まず、ガラス固化体は化学的に安定しており、容易に水に溶けたり、空気中の物質と反応したりすることがありません。そのため、HALWを長期間にわたって安定した状態で閉じ込めておくことができます。さらに、ガラス固化体は放射線を遮蔽する能力にも優れています。HALWから放出される放射線は、ガラス固化体そのものに吸収されるため、外部への影響を最小限に抑えることができます。このように、ガラス固化は、HALWを安全に保管するための有効な手段として、世界各国で研究開発が進められています。日本においても、ガラス固化は将来のHALW処分方法として有望視されており、実用化に向けた研究開発が進められています。

フランスのAVM施設：ガラス固化の先駆者

フランスは、高レベル放射性廃棄物の処理において、ガラス固化技術の先駆者として世界をリードしています。その中心的な役割を担っているのが、フランス南東部に位置するマルクールにあるAVM施設（Atelier de Vitrification Marcoule）です。

AVM施設は、1978年に操業を開始して以来、世界で初めて商業規模で高レベル放射性廃棄物のガラス固化を実現し、現在も稼働を続けています。ガラス固化とは、高レベル放射性廃棄物をガラスと混合して溶融し、冷却して固化体にする技術です。こうして生成されたガラス固化体は、化学的に安定しており、放射性物質を長期にわたって閉じ込めておくことができます。

AVM施設では、これまでに1000立方メートルを超える高レベル放射性廃棄物を処理してきました。これは、オリンピック競技用のプールとほぼ同じ量に相当します。長年の稼働実績とそこから得られたデータは、ガラス固化技術の安全性と信頼性を裏付けるものであり、国際的に高く評価されています。

フランスのAVM施設におけるガラス固化技術の成功は、高レベル放射性廃棄物処理の分野において、世界中の国々に重要な教訓と技術的指針を提供してきました。今後も、フランスはAVM施設の経験と技術力を活かし、世界各国と協力しながら、より安全で持続可能な原子力エネルギーの利用に向けて貢献していくことが期待されています。

AVM施設の仕組み：ロータリキルン仮焼炉と誘導加熱溶融炉

– AVM施設におけるガラス固化の仕組みロータリキルン仮焼炉と誘導加熱溶融炉AVM施設では、高レベル放射性廃液を安全に処理・処分するために、ガラス固化という方法を採用しています。このガラス固化は、大きく分けてロータリキルン仮焼炉と誘導加熱溶融炉という二つの炉を用いて行われます。まず、高レベル放射性廃液は、ガラスの原料となるガラス化剤と共にロータリキルン仮焼炉に投入されます。この炉は、内部に傾斜がついた回転する円筒形の構造をしています。廃液とガラス化剤は、炉内でゆっくりと回転しながら約330回転/分の速度で移動します。この過程で、廃液に含まれる水分は蒸発し、残った物質は乾燥・加熱されていきます。そして、最終的に約900℃に達すると、物質は仮焼状態となり、ガラス化剤と化学反応を起こしてガラス固化体の前段階である焼結体となります。続いて、この焼結体は、誘導加熱溶融炉へと搬送されます。誘導加熱溶融炉は、高周波電流による誘導加熱を利用して、焼結体をさらに高温で溶融させるための炉です。この炉内では、焼結体は約1100℃という高温に加熱され、完全に溶融して均質なガラス溶融体へと変化します。そして、溶融したガラスは、最終的にキャニスターと呼ばれるステンレス製の容器に注ぎ込まれ、冷却・固化されてガラス固化体となります。このように、AVM施設では、ロータリキルン仮焼炉と誘導加熱溶融炉を組み合わせることで、高レベル放射性廃液を安全かつ安定なガラス固化体へと処理しています。

ガラス固化体の保管：長期的な安全性

原子力発電所から発生する高レベル放射性廃棄物は、ガラスと混ぜ合わせて固化体にすることで、長期にわたって安全に管理することができます。このガラス固化体は、ステンレス製の容器（キャニスター）に入れられ、冷却されて固まります。こうしてできたガラス固化体は、放射線を遮蔽し、熱を下げるために、特別に設計された施設で保管されます。 この施設は、地震や津波などの自然災害や、テロリズムなどの外部からの脅威に対して、高い安全性を確保するように作られています。

フランスでは、この施設におけるガラス固化体の保管を、最終的に地下深くに埋設処分するまでの重要なステップと位置づけています。ガラス固化体は、施設内においても厳重に管理され、定期的な点検や監視が行われています。具体的には、施設内の温度や湿度、放射線量などが常に監視され、異常がないか確認されています。また、ガラス固化体から発生する熱を適切に処理するために、冷却システムも稼働しています。

このように、フランスでは、ガラス固化体の安全な保管に万全を期しており、最終的な処分までの間も、人々と環境の安全が守られるよう、最大限の努力を払っています。