高レベル廃液(HALW)とは？

高レベル廃液(HALW)とは？

高レベル廃液の発生源

原子力発電所では、ウラン燃料が原子炉内で核分裂反応を起こすことで熱エネルギーを生み出しています。この時、燃料の中には核分裂反応によって生じた様々な放射性物質が含まれていきます。
燃料は一定期間使用すると、新しい燃料と交換されます。この使用済みの燃料のことを使用済み核燃料と呼びます。
使用済み核燃料には、まだウランやプルトニウムといった燃料として使用できる物質が約95％も含まれています。そこで、使用済み核燃料を化学処理して、ウランやプルトニウムを取り出し、再利用する技術が開発されています。これを再処理といいます。
再処理を行うと、ウランやプルトニウムは燃料として再利用できますが、同時に高レベル放射性廃液と呼ばれる、非常に放射能レベルの高い廃液が発生します。これが、高レベル廃液の発生源です。
高レベル廃液には、様々な放射性物質が含まれており、長期間にわたって強い放射線を出し続けるため、適切に処理・処分する必要があります。

高レベル廃液の成分

– 高レベル廃液の成分

原子力発電所では、核燃料であるウランが原子炉の中で核分裂反応を起こし、膨大なエネルギーを生み出します。この時、核分裂反応に伴い、ウランとは異なる新たな原子核を持った物質が生成されます。これが核分裂生成物（FP）です。
使用済み核燃料には、エネルギーを生み出す能力の低下したウランやプルトニウムだけでなく、これらの核分裂生成物が含まれています。
高レベル廃液は、使用済み核燃料を硝酸に溶かし、ウランとプルトニウムを分離回収した後に残る廃液を濃縮したものです。そのため、ウランやプルトニウムを取り除いた後でも、核分裂生成物や、ウランより原子番号の大きい元素である超ウラン元素（TRU）といった放射性物質が依然として含まれています。
さらに、再処理工程で用いられた硝酸や有機溶媒、設備の腐食によって生じた金属イオンなども含まれており、非常に複雑な組成をしています。
高レベル廃液は強い放射能を持つため、冷却と放射線遮蔽を施した専用の施設で、長期にわたり安全に管理する必要があります。

高レベル廃液の放射能レベル

高レベル廃液は、原子力発電所で使用済み核燃料を再処理する際に発生する廃棄物であり、その名の通り非常に強い放射能を持っています。使用済み核燃料1トンからは、およそ500リットルもの高レベル廃液が発生します。そして、その放射能の強さは、1リットルあたり約3.7×10の13乗ベクレル（1,000キュリー）にも達します。これは、人体に著しい損傷を与える可能性のあるレベルであり、適切な管理と処理を怠れば、環境や人体に深刻な影響を及ぼす可能性があります。

高レベル廃液に含まれる放射性物質は、ウランやプルトニウムなどの核分裂生成物や、これらが崩壊してできる娘核種など、多岐にわたります。これらの放射性物質は、それぞれ異なる半減期を持ち、長いものでは数万年以上にわたって放射線を出し続けます。そのため、高レベル廃液は、長期にわたる厳重な管理が必要となります。

現在、日本では、高レベル廃液をガラスと混合して固化体（ガラス固化体）にすることで、放射性物質を閉じ込める方法が検討されています。ガラス固化体は、ステンレス製の容器に入れられ、最終的には地下深くに埋められることになります。このように、高レベル廃液の処理には、高度な技術と安全性の確保が求められます。

高レベル廃液の処理と処分

原子力発電所から発生する高レベル廃液は、放射能レベルが高く、長期間にわたって熱と放射線を放出し続けるため、適切な処理と処分が必要不可欠です。 現在、世界的に進められているのが、ガラス固化体として安定化させる方法です。

まず、高レベル廃液に含まれる水分を蒸発させるなどして、乾燥・焼成処理を行います。その後、ガラスの原料となる珪砂やホウ酸などの物質と混合し、高温で溶かしてガラス質の状態にします。 こうしてできた高温の溶融ガラスを、ステンレス製の丈夫な容器に流し込み、冷却することで固化させます。これがガラス固化体です。

ガラス固化体は、放射性物質をガラスの構造の中に閉じ込めて封じ込めることで、環境中への漏出を防ぐ役割を果たします。 ガラスは化学的に安定しており、水に溶けにくく、長期間にわたってその形状を維持できるため、放射性廃棄物の固化材として優れています。

こうして作られたガラス固化体は、最終的には地下深くに建設された処分施設で、長期間にわたって安全に保管されます。 処分施設は、地震や火山活動などの自然災害の影響を受けにくい、安定した地層に建設されます。 そして、複数のバリアを組み合わせた多重防護システムによって、環境への放射性物質の漏出を確実に防止します。

高レベル廃液問題の重要性

– 高レベル廃液問題の重要性原子力発電は、大量のエネルギーを生み出すことのできる効率的な発電方法として知られていますが、その一方で、放射能レベルの高い廃棄物、すなわち高レベル廃液が発生するという問題も抱えています。この高レベル廃液は、適切に処理・処分しなければ、人体や環境に深刻な影響を与える可能性があり、原子力発電の利用における最も重要な課題の一つとなっています。高レベル廃液は、その強い放射能のため、長期にわたって安全に管理する必要があります。現在の技術では、この高レベル廃液を完全に無害化する事は難しく、将来世代に負担を先送りしないためにも、より安全で確実な処理・処分方法を確立することが急務となっています。この問題解決に向け、現在も様々な研究開発が進められています。例えば、高レベル廃液の体積を減らすためのガラス固化技術や、地下深くに埋設して長期的に隔離する地層処分技術などが挙げられます。これらの技術の実用化にはまだ時間がかかると予想されていますが、原子力発電を将来にわたって安全に利用していくためには、これらの技術開発を積極的に進め、高レベル廃液問題の解決に全力で取り組んでいく必要があります。