トリウムの話 その７ 超長期半減期核種

トリウムの話　その７　超長期半減期核種

Ｗｉｋ（トリウム燃料サイクル）より。

トリウム溶融塩炉は熱中性子・低発熱で増殖可能なために、初期装荷燃料の濃縮度 富化度が低くても、比較的低発熱量で燃焼しながら、40年近く燃焼する事が可能である。そのため安全を重視して火力を低く抑えることと、燃料交換周期を40年に1回とすることの両立が可能で、また使用済み核燃料の発生量が非常に少なく、そのうち超長半減期核種占める比率が軽水炉の１/３で済む。

Ｕ２３５を燃料とする軽水炉ではＵ２３５の８３％が核分裂を起して大小のカケラになります。残る１７％はＵ２３６になります。

一方で、発生した中性子がウランの大半を占めるＵ２３８に捕獲されてプルトニウムが生成されます。

燃料棒の中の３．５％のＵ２３５の内で、３年間で２．５％が燃えて１％のプルトニウムが増殖されます。

トリウム２３２のケースではＵ２３３の核分裂比率をＵ２３５と同じく８３％とすると１７％がＵ２３４となります。

　　　　　　　　　　　半減期　　　　　　反応断面積（熱中性子）

　Ｕ２３３　　　　　６８．９年　　　　　　　１６２．３ｂ

　Ｕ２３４　　　　　２４．６万年　　　　　１１９．２ｂ

　Ｕ２３５　　　　　　７百万年　　　　　　６９８．２ｂ

　Ｕ２３６　　　　　２３．４百万年　　　　　１３．７ｂ

　Ｕ２３８　　　　　４４．７億年　　　　　　　１２．１ｂ

Ｕ２３４はＵ２３６に比べて反応断面積が大きいので長時間運転していれば、Ｕ２３５へと変化します。

Ｕ２３５はおなじみの核燃料で、８７％が核分裂を起します。

Ｕ２３５を燃やす軽水炉では反応断面積の小さなＵ２３８が中性子を捕獲してプルトニウムが生成されますが、トリウム炉ではＵ２３４の反応断面積がＵ２３８に比べて大きく、炉内の毒物質も少ないので、軽水炉に比べて効率よくＵ２３５が生成されます。

これは炉として、より大きなエネルギーが得られる事を示すと共に、生成されるＣｓ１３７やＳｒ９０の量が増える事を意味します。

上記の文書を読むと、トリウム炉が残存放射性物質は少なく、キレイな原子炉であるかのように感じますが、そんなことはありません。

超長半減期核種とは何をさすのでしょうか？

軽水炉のＵ２３６（半減期２３．４百万年）の残存量はトリウム炉に比べて多くなります。

アルファ線を出すだけのこの物質の残存量が多いからと言って何が問題になるのでしょうか？Ｕ２３６の多い分だけＣｓ１３７の生成量が少なくなっているのです。

Ｘｅ１３６という物質があります。たいへん長い半減期を持ち、殆どエネルギーは出しませんが、これも超長半減期核種に入るのでしょうか？

軽水炉では毒物質であるＸｅ１３５が熱中性子を吸収してＸｅ１３６になります。崩壊してＣｓ１３５になる物は少ない。トリウム炉では沃素１３５（半減期６．６時間）が出来た時点で、気体としてタンクに向かいますから、タンク内でＸｅ１３５を経てＣｓ１３５となります。Ｃｓ１３５の半減期は２．３百万年ですから、これも超長半減期核種に入ります。生成された時に僅かなガンマー線を出すものの、崩壊時には殆どエネルギーを出しません。しかし、それでもセシウムですから振る舞いはラジカルで危険なことには変わりありません。Ｃｓ１３５の生成量は軽水炉よりトリウム炉の方が多くばります。いずれも長い半減期の物質ですが、セシウムの発生量はトリウム炉の方が多いのですから、安全なイメージはありません。

アルファ線は紙一枚で防げます。目の前にあったとしても人体に影響が及ぶ事はありません。アルファ崩壊する核種を吸引して具合が悪くなった人の話しを聞いた事はありません。

ベータ崩壊する核種で半減期の長い物質は崩壊時に殆どエネルギーは放出しません。（生成時に核異性体が弱いガンマー線を出します）

超長半減期核種がどうのこうのと問題にするのはおかしいのです。崩壊するのにたいへんな時間を要するのですから、時間当りの放射線の量はごく僅かな物です。ほぼ安定物質として考えるべきなのです。