そろそろ軽水炉に替わるべき新安全原子炉を公開し議論をはじめる時期が来たようなので
少しずつあかしていく。
まずはいくつかの基本からでwikipedia からの引用から基礎をひもといていく。
(大先生は古川和男先生だが、古川先生はあまりにもえらくコワイ先生なので、わたしのような
ボンクラの素人解説が必要なときもあるのである)
トリウム燃料サイクルトリウム燃料サイクルというものがある:
核燃料として、ウラン燃料サイクルでは天然ウランに含まれる核分裂性のウラン235を濃縮するが、トリウム燃料サイクルでは天然トリウムを核反応で核分裂性のウラン233に変換する[1]。これをトリウム-ウラン系列と呼び、2011年現在インドが商用炉で利用している。日本でも法令上核燃料物質に指定されているが、商用炉で使用されたことはない。
なお、トリウム系列はトリウム232のアルファ崩壊を中心とした放射性崩壊過程を指し、核燃料サイクルにおけるトリウム-ウラン系列とは別のものである。ウラン系列とウラン燃料サイクルにおけるウラン-プルトニウム系列も同様。
炉内で「燃料親物質」のトリウム232原子核が中性子を吸収(中性子捕獲)して中性子過剰核のトリウム233に変わり、プロトアクチニウム233を経て「核燃料物質」のウラン233となる。 ウラン233が核分裂反応を起こすと、中性子は平均2.6個放出され、これが別のウラン233を核分裂させたり、トリウム232をトリウム233に変えることで、連鎖反応が成立する。
ウラン燃料サイクルでも、炉内でウラン238がプルトニウム239に転換する「ウラン-プルトニウム系列」が進行している。得られるエネルギーの3割ほどを占めているが、副次的なものに留まっていて、本格利用に向けた高速増殖炉の開発は難航している。
核反応系列は多数あるが、このような利用が可能なものは限られている。プロセスが成立(連鎖可能)しているだけでなく、実用可能な期間で循環できる、つまり系列を構成するすべての核種が短い半減期を持つ必要がある。核反応の系列と半減期は原子核物理学の法則で決まっており、現在知られている限りウラン-プルトニウム系列とトリウム-ウラン系列だけが該当する。
トリウム燃料サイクルのウラン燃料サイクルに対する特徴として、以下があげられている。
燃料の放射能が低い 核分裂性物質を加工・輸送する必要がなくリスクが小さい資源量が豊か
モナズ石に高濃度で含まれるなど存在量が多く、ウランの数倍以上と見積もられている熱中性子で変換可能
熱中性子により系列が開始され、高速中性子を巡る課題で難航している高速(中性子)増殖炉を要さない
着火源(中性子源)が必要
燃料サイクルの開始には別の核分裂性物質か、その他の中性子発生源が必要となる
核兵器製造に不利、
核拡散防止に有利 代表的な兵器級核物質である
プルトニウム239が得られず、ウラン233も濃縮が困難
高レベルのガンマ線が発生する 透過性が高く遮蔽が困難なため、兵器利用・核ジャック、再処理・廃棄物管理のいずれにも妨げとなる
核分裂生成物(核種)の半減期が短い マイナーアクチノイドの生成量が少ないので、高レベル放射性廃棄物の管理必要期間が(相対的に)短い
物理的性質が頑強 酸化トリウムは融点が高く熱伝導率も大きいので、
炉心溶融への抵抗性が高い
(逆に、金属粉末は自己発火性を持つ)
安全に関する特性 原子炉の余剰反応度、温度係数、ボイド係数等について改善が可能高レベル放射性廃棄物の抑制
加速器駆動未臨界炉や核融合炉と結合させて、長寿命の放射性核種を消滅させられる
F1(福島第一原発)のメルトダウンをうけて
長寿命の放射性核種を消滅させられることが決定的に重要であり我が国はこの技術を実現する義務がある。これが2011年6月7日のわたしの提言である。
日本を救う、六ヶ所村を救う、現在、もっとも可能性の高いテクノロジーである。