放射性廃棄物

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タイ原子力技術研究所(TINT)の低レベル放射性廃棄物バレル。

放射性廃棄物は、放射性物質を含む有害廃棄物の一種です放射性廃棄物は、核医学核研究原子力発電希土類採掘、核兵器の再処理など、多くの活動の結果です[1]放射性廃棄物の保管と処分は、人間の健康と環境を保護するために政府機関によって規制されています。

紙、ぼろきれ、道具、衣類など、ほとんどが短命の放射性を少量含む低レベル廃棄物(LLW)と、放射性を多く含み、必要とする中レベル廃棄物(ILW)に大別されます。一部のシールド、および崩壊熱のために放射性が高く高温である高レベル廃棄物(HLW)は、冷却とシールドが必要です。

核再処理工場では、使用済み核燃料の約96%がウランベースの混合酸化物(MOX)燃料に再利用されます。残りの4%は、放射性の高い高レベル廃棄物である核分裂生成物です。この放射性は時間の経過とともに自然に減少するため、物質が脅威をもたらさなくなるまで、適切な処分施設に十分な期間保管されます。[要出典]

放射性廃棄物を保管しなければならない時間は、廃棄物の種類と放射性同位元素によって異なります。放射性廃棄物の貯蔵への短期的なアプローチは、表面または表面近くでの分離と貯蔵でした。地層処分場での埋没は、高レベル廃棄物の長期保管に適したソリューションですが、再利用と核変換は、HLWインベントリを削減するための好ましいソリューションです。

ほとんどの先進国の放射性廃棄物の量と管理アプローチの要約は、国際原子力機関(IAEA)の使用済み燃料管理の安全性と放射性廃棄物管理の安全性に関する合同条約の一部として定期的に提示およびレビューされます。 。[2]

自然と意義

ある量の放射性廃棄物は、通常、多数の放射性核種で構成されます。放射性核種は、崩壊し、それによって電離放射線を放出する元素の不安定な同位体であり、人や環境に有害です。さまざまな同位体がさまざまな種類とレベルの放射線を放出し、それはさまざまな期間持続します。

物理学

中寿命の
核分裂生成物

_
歩留まり
Q
keV
βγ
155 Eu 4.76 0.0803 252 βγ
85クリプトン 10.76 0.2180 687 βγ
113m Cd 14.1 0.0008 316 β
90 Sr 28.9 4.505   2826 β
137セシウム 30.23 6.337   1176 βγ _
121m Sn 43.9 0.00005 390 βγ
151 Sm 88.8 0.5314 77 β
核種 t 1⁄2 _ _ 収率 Q [a 1] βγ
(%)[a 2] keV
99 Tc 0.211 6.1385 294 β
126 Sn 0.230 0.1084 4050 [a 3] βγ _
79 Se 0.327 0.0447 151 β
93 Zr 1.53 5.4575 91 βγ
135 Cs 2.3   6.9110 [a 4] 269 β
107 Pd 6.5   1.2499 33 β
129 I 15.7   0.8410 194 βγ
  1. ^ 崩壊エネルギーは、 βニュートリノ、およびγ (存在する場合)に分割されます。
  2. ^ 235Uの65熱中性子核分裂および239Pu35あたり
  3. ^ 崩壊エネルギーは380keVですが、その崩壊生成物126Sbの崩壊エネルギーは3.67MeVです。
  4. ^ その前身である135Xeは中性子を容易に吸収するため、熱中性子炉では低くなります。

すべての放射性廃棄物の放射性は時間とともに弱まります。廃棄物に含まれるすべての放射性核種には半減期があります—原子の半分が別の核種に崩壊するのにかかる時間です最終的に、すべての放射性廃棄物は非放射性元素(すなわち、安定核種)に崩壊します。放射性崩壊は半減期の法則に従うため、崩壊率は崩壊期間に反比例します。言い換えれば、ヨウ素129のような長寿命の同位体からの放射は、ヨウ素131のような短寿命の同位体の放射よりもはるかに弱いでしょう[3] 2つの表は、主要な放射性同位元素のいくつか、それらの半減期、およびそれらのウラン235の核分裂の収量の割合としての 放射線収量。

放射性物質によって放出される電離放射線のエネルギーと種類も、人間への脅威を決定する上で重要な要素です。[4]放射性元素の化学的性質は、物質の移動性と、環境に拡散して人間を汚染する可能性を決定します。[5]これは、多くの放射性同位元素がすぐに安定状態に崩壊するのではなく、最終的に安定状態に達する前に 崩壊系列内の放射性崩壊生成物に崩壊するという事実によってさらに複雑になります。

薬物動態

放射性廃棄物への曝露は、電離放射線への曝露により健康に影響を与える可能性があります。人間の場合、1シーベルトの線量は癌を発症するリスクが5.5%あり[6]、規制当局は、低線量であってもリスクは線量に直線的に比例すると想定しています。電離放射線は染色体の欠失を引き起こす可能性があります。[7]胎児などの発育中の生物に放射線を照射すると、先天性欠損症が誘発される可能性がありますが、この欠損症が配偶子または配偶子形成細胞にある可能性は低いです。人間の放射線誘発突然変異の発生率は、ほとんどの哺乳類のように、自然な細胞修復メカニズムのために小さく、多くはちょうど今明らかになっています。これらのメカニズムは、DNA、mRNA、タンパク質の修復から、欠陥のあるタンパク質の内部リソソーム消化、さらには細胞の自殺、アポトーシスの誘導にまで及びます[8]。

崩壊モードと元素の薬物動態 (体がそれを処理する方法と速度)に応じて、放射性同位元素の特定の活動への曝露による脅威は異なります。たとえば、ヨウ素131は短命のベータおよびガンマ放射体ですが、甲状腺に集中するため、水溶性であるため尿から急速に排泄されるセシウム137よりも傷害を引き起こす可能性があります。同様に、アルファ線を放出するアクチニドとラジウムは、生物学的半減期が長い傾向があるため、非常に有害であると考えられています。そしてそれらの放射線は高い相対的な生物学的効果を持っており、蓄積されたエネルギーの量ごとに組織にはるかに大きなダメージを与えます。このような違いがあるため、生物学的損傷を決定する規則は、放射性同位元素、曝露時間、場合によっては放射性同位元素を含む化合物の性質によって大きく異なります。

ソース

崩壊系列によるアクチニド[9] 半減期
範囲(a
収量による235U核分裂生成物[ 10]
4 n 4 n + 1 4 n + 2 4 n + 3 4.5〜7% 0.04〜1.25% <0.001%
228Ra№ __ 4–6 a 155Euþ __
244センチメートルƒ 241Puƒ __ 250 Cf 227Ac№ __ 10〜29 a 90 Sr 85クリプトン 113mCdþ __
232Uƒ __ 238Puƒ __ 243センチメートルƒ 29〜97 a 137セシウム 151Smþ __ 121m Sn
248 Bk [11] 249Cfƒ __ 午前242mƒ _ 141〜351 a

100 a〜210kaの範囲の 半減期を持つ核分裂生成物はありません...

241午前ƒ 251Cfƒ [ 12 ] 430〜900 a
226Ra№ __ 247 Bk 1.3〜1.6 ka
240 Pu 229番目 246センチƒ 243午前ƒ 4.7〜7.4 ka
245センチメートルƒ 250センチ 8.3〜8.5 ka
239Puƒ __ 24.1 ka
230番目 231Pa№ __ 32〜76 ka
236Npƒ __ 233Uƒ __ 234U№ __ 150〜250 ka 99Tc_ 126 Sn
248センチ 242 Pu 327〜375 ka 79Se_
1.53 Ma 93 Zr
237Npƒ __ 2.1〜6.5 Ma 135Cs_ 107 Pd
236 U 247センチメートルƒ 15〜24 Ma 129I_
244 Pu 80 Ma

... 15.7Maを超えない[13]

232番目 238U№ __ 235Uƒ№ __ 0.7〜14.1 Ga

放射性廃棄物は多くの発生源から発生します。原子力発電所、核兵器、または核燃料処理プラントがある国では、廃棄物の大部分は核燃料サイクルと核兵器の再処理から発生します。その他の発生源には、医療廃棄物や産業廃棄物、石炭、石油、ガスの処理または消費の結果として濃縮される可能性のある天然放射性物質(NORM)、および以下で説明するいくつかの鉱物が含まれます。

核燃料サイクル

フロントエンド

核燃料サイクルのフロントエンドからの廃棄物は、通常、ウランの抽出からのアルファ線放出廃棄物です。多くの場合、ラジウムとその崩壊生成物が含まれています。

鉱業からの二酸化ウラン(UO 2 )濃縮物は、建物で使用されている花崗岩の1000倍程度の放射性です。イエローケーキ(U 3 O 8 )から精製され、六フッ化ウランガス(UF 6 )に変換されます。ガスとしては、濃縮されてU-235の含有量が0.7%から約4.4%(LEU)に増加します。その後、原子炉燃料要素として組み立てるために、硬質セラミック酸化物(UO 2 )に変換されます。[14]

濃縮の主な副産物は劣化ウラン(DU)であり、主にU-238同位体であり、U-235の含有量は約0.3%です。UF6またはU3 O8として保存されますいくつかは、その非常に高密度がアンチタンク シェルなどの価値のあるアプリケーションで使用され、少なくとも1回は帆船のキールでさえ使用されます。[15]また、プルトニウムとともに混合酸化物燃料(MOX)を製造し、現在原子炉燃料にリダイレクトされている兵器備蓄から高濃縮ウラン を希釈またはダウンブレンドするために使用されます。

バックエンド

核燃料サイクルのバックエンド、主に使用済み燃料棒には、ベータおよびガンマ放射を放出する核分裂生成物と、ウラン234(半減期245、000年)、ネプツニウム237(半減期245、000年)などのアルファ粒子を放出するアクチニドが含まれています。 21億4400万年)、プルトニウム238(87。7年)、アメリシウム241(432年)、さらにはカリホルニウム(カリホルニウム251の半減期898年)などの一部の中性子放射体もあります。これらの同位体は原子炉で形成されます。

燃料を作るためのウランの処理と使用済み燃料の再処理を区別することが重要です。使用済み燃料には、放射性の高い核分裂生成物が含まれています(以下の高レベル廃棄物を参照)。これらの多くは、この文脈では中性子毒と呼ばれる中性子吸収体です。これらは最終的に、制御棒が完全に取り外されていても、連鎖反応が停止するほど多くの中性子を吸収するレベルまで蓄積します。その時点で、ウラン235プルトニウムがまだかなりの量あるにもかかわらず、燃料は原子炉内で新しい燃料と交換する必要があります。現在。米国では、この使用済み燃料は通常「貯蔵」されますが、ロシア、英国、フランス、日本、インドなどの他の国では、燃料を再処理して核分裂生成物を除去し、その後燃料を再処理することができます。 -中古。[16]燃料から除去された核分裂生成物は、プロセスで使用される化学物質と同様に、高レベル廃棄物の濃縮形態です。ほとんどの国が単一のプルトニウムサイクルを実行して燃料を再処理する一方で、インドは複数のプルトニウムリサイクル計画を計画しており[17]、ロシアはクローズドサイクルを追求しています。[18]

燃料組成と長期放射性

3種類の燃料に対するU-233の活動。MOXの場合、U-233は、U-235による中性子の吸収によって原子炉内で生成されたNp-237の崩壊によって生成されるため、最初の65万年間増加します。
3つの燃料タイプの合計アクティビティ。領域1では、短命の核種からの放射があり、領域2では、Sr-90Cs-137からの放射があり、右端では、Np-237とU-233の崩壊があります。

原子炉で異なる燃料を使用すると、さまざまな使用済み核燃料(SNF)の組成が生じ、さまざまな活動曲線が得られます。最も豊富な物質は、他のウラン同位体、他のアクチニド、核分裂生成物、および活性化生成物を含むU-238です。[19]

燃料サイクルのバックエンドからの長寿命放射性廃棄物は、SNFの完全な廃棄物管理計画を設計するときに特に関係があります。長期的な放射性崩壊を見ると、SNFのアクチニドは、その特徴的に長い半減期のために大きな影響を及ぼします。原子炉に燃料を供給するものに応じて、SNFのアクチニド組成は異なります。

この効果の例は、トリウムを含む核燃料の使用です。Th-232は、中性子捕獲反応と2つのベータマイナス崩壊を経て核分裂性U-233を生成する可能性のある親物質です。トリウムを含むサイクルのSNFにはU-233が含まれます。その放射性崩壊は、約100万年のSNFの長期活動曲線に強く影響します。3つの異なるSNFタイプのU-233に関連する活動の比較は、右上の図で見ることができます。燃焼燃料は、原子炉グレードのプルトニウム(RGPu)を含むトリウム、兵器級のプルトニウム(WGPu)を含むトリウム、および混合酸化物燃料です。(MOX、トリウムなし)。RGPuとWGPuの場合、U-233の初期量と約100万年の衰退が見られます。これは、3種類の燃料の総活動曲線に影響を与えます。MOX燃料にU-233とその娘製品が最初に存在しないと、右下の図の領域3での放射能が低下しますが、RGPuとWGPuの場合、U-233が存在するため、曲線はより高く維持されます。完全に崩壊していません。核再処理により、使用済み燃料からアクチニドを除去して、使用または破壊することができます(長寿命核分裂生成物§アクチニドを参照)。

増殖の懸念

ウランとプルトニウムは核兵器の材料であるため、拡散の懸念がありました。通常(使用済み核燃料では)、プルトニウムは原子炉グレードのプルトニウムです。核兵器の製造に非常に適したプルトニウム239に加えて、プルトニウム240プルトニウム241プルトニウム238などの望ましくない汚染物質が大量に含まれています。これらの同位体を分離することは非常に困難であり、核分裂性物質を取得するためのより費用効果の高い方法が存在します(たとえば、ウラン濃縮または専用のプルトニウム生成反応器)。[20]

高レベル廃棄物は放射性の高い核分裂生成物でいっぱいであり、そのほとんどは比較的短命です。廃棄物がおそらく地層処分場に保管されている場合、これは懸念事項です、何年にもわたって核分裂生成物は崩壊し、廃棄物の放射性を減少させ、プルトニウムへのアクセスを容易にします。望ましくない汚染物質であるPu-240はPu-239よりも速く崩壊するため、爆弾の材料の品質は時間とともに向上します(ただし、その間もその量は減少します)。このように、時が経つにつれ、これらの深部貯蔵地域は「プルトニウム鉱山」になる可能性があり、そこから核兵器の材料を比較的簡単に入手できると主張する人もいます。後者のアイデアの批評家は、密閉された深い保管場所から有用な材料を回収することの難しさを指摘しており、他の方法が好ましい。具体的には、高い放射性と熱(周囲の岩石で80°C)により、貯蔵エリアの採掘が大幅に困難になります。[21]

Pu-239はU-235に崩壊します。これは武器に適しており、非常に長い半減期(約10 9年)を持っています。したがって、プルトニウムは崩壊してウラン235を残す可能性があります。しかし、現代の原子炉はU-238に比べてU-235が適度に濃縮されているだけなので、U-238はプルトニウム崩壊によって生成されたU-235 の変性剤として機能し続けます。

この問題の解決策の1つは、プルトニウムをリサイクルして、高速炉などで燃料として使用することです。乾式製錬の高速炉では、分離されたプルトニウムとウランはアクチニドで汚染されており、核兵器には使用できません。

核兵器廃炉

核兵器廃炉からの廃棄物は、トリチウムアメリシウム以外の多くのベータまたはガンマ活動を含む可能性は低いです。爆弾に使用される核分裂性物質であるPu-239などのアルファ放出アクチニドに加えて、Pu-238やPoなどのはるかに高い比活性を持つ物質が含まれている可能性が高くなります。

過去には、原子爆弾の中性子トリガーはベリリウムとポロニウムなどの高放射能アルファ放射体である傾向がありましたポロニウムの代替品はPu-238です。国家安全保障上の理由から、現代​​の爆弾の設計の詳細は通常、公開されている文献には公開されていません。

一部の設計には、Pu-238を使用して、デバイス内の電子機器に長持ちする電源を提供する 放射性同位元素熱電発電機が含まれている場合があります。

改修予定の古い爆弾の核分裂性物質には、使用されているプルトニウム同位体の崩壊生成物が含まれている可能性があります。これらには、Pu-240不純物からのU-236と、 Pu-239; これらのPu同位体の半減期が比較的長いため、爆弾コア材料の放射性崩壊によるこれらの廃棄物は非常に小さく、いずれの場合も、Pu-239自体よりもはるかに危険性が低くなります(単純な放射性の観点からも)。

Pu-241のベータ崩壊はAm- 241を形成します。アメリシウムはガンマ線放射体(労働者への外部被ばくを増加させる)であり、アルファ放射体であり、プルトニウムは、いくつかの異なるプロセスによってアメリシウムから分離することができます。これらには、熱化学プロセスおよび水性/有機溶媒抽出が含まれます。切り捨てられたPUREXタイプの抽出プロセスは、分離を行うための1つの可能な方法です。天然に存在するウランは、U-238が99.3%、U-235が0.7%しか含まれていないため、核分裂性ではありません。

レガシー廃棄物

通常、ラジウム産業、ウラン採掘、および軍事プログラムに関連する歴史的な活動のために、多くのサイトに放射性が含まれているか、放射性で汚染されています。米国だけでも、エネルギー省は「数百万ガロンの放射性廃棄物」、「数千トンの使用済み核燃料と材料」、そして「大量の汚染された土壌と水」があると述べています。[22]大量の廃棄物にもかかわらず、DOEは、現在汚染されているすべてのサイトを2025年までに正常に清掃するという目標を表明しています[22]オハイオフェルナルドたとえば、サイトには「3,100万ポンドのウラン製品」、「25億ポンドの廃棄物」、「275万立方ヤードの汚染土壌とがれき」、「基礎となるグレートマイアミ帯水層の223エーカーの部分のウランレベルは飲用以上」でした。標準。」[22]米国には、汚染されて使用できない地域として指定された少なくとも108のサイトがあり、時には数千エーカーもあります。[22] [23] DOEは、最近開発されたジオメルティングの方法を使用して、2025年までに多くまたはすべてを浄化または軽減したいと考えていますが[要出典]作業は困難な場合があり、一部は完全に修復されない可能性があることを認めています。これらの108のより大きな指定のうちの1つだけで、オークリッジ国立研究所では、たとえば、37,000エーカー(150 km 2)のサイトの3つの区画の1つに、少なくとも「167の既知の汚染物質放出サイト」がありました。[22]米国のサイトのいくつかは本質的に小規模でしたが、クリーンアップの問題への対処はより簡単であり、DOEはいくつかのサイトのクリーンアップまたは少なくとも閉鎖を正常に完了しました。[22]

医学

放射性医療廃棄物には、ベータ粒子ガンマ線エミッターが含まれる傾向があります。それは2つの主要なクラスに分けることができます。核医学の診断では、テクネチウム-99mなどの短命のガンマ線放射体が数多く使用されています。これらの多くは、通常の廃棄物として処分する前に、短時間崩壊させて処分することで処分できます。医学で使用される他の同位体は、括弧内に半減期があり、次のものがあります。

業界

産業廃棄物には、アルファベータ中性子、またはガンマエミッターが含まれている可能性があります。ガンマ線エミッターはX線撮影で使用され、中性子放出源は油井層などのさまざまなアプリケーションで使用されます。[24]

自然に発生する放射性物質

ORNLによって予測された、石炭燃焼からのウランおよびトリウム 放射性同位元素の年間放出量は、世界中で推定637 Gtの石炭の燃焼から、1937年から2040年の期間にわたって累積で2.9Mtに達する。[25]

自然放射性を含む物質は、NORM(自然に発生する放射性物質)として知られています。この自然放射性を暴露または濃縮する人間の処理(石炭を地表に運ぶ鉱業や、石炭を燃焼させて濃縮灰を生成するなど)の後、技術的に強化された自然放射性物質(TENORM)になります。[26]この廃棄物の多くは、ウラントリウムの崩壊系列からのアルファ粒子放出物質です。人体の主な放射線源はカリウム-40(40 K)で、通常は一度に17ミリグラム、1日あたり0.4ミリグラムの摂取量です。[27]ほとんどの岩石、特に花崗岩は、カリウム40、トリウム、ウランが含まれているため、放射性崩壊のレベルが低くなっています。

通常、場所に応じて年間1ミリシーベルト(mSv)から13 mSvの範囲であり、自然放射性同位元素からの平均放射線被ばくは、世界中で1人あたり年間2.0mSvです。[28]これは、典型的な総線量の大部分を占める(他の発生源からの平均年間被ばくは、国民全体で平均した医療検査から0.6 mSv、宇宙線から0.4 mSv 、過去の大気核実験の遺産から0.005 mSv、 0.005 mSvの職業被ばく、チェルノブイリ事故から0.002 mSv 、核燃料サイクルから0.0002 mSv)。[28]

TENORMは、原子炉廃棄物ほど制限的に規制されていませんが、これらの物質の放射線リスクに大きな違いはありません。[29]

石炭

石炭には少量の放射性ウラン、バリウム、トリウム、カリウムが含まれていますが、純粋な石炭の場合、これは地球の地殻内のこれらの元素の平均濃度よりも大幅に低くなっています。頁岩や泥岩の場合、周囲の地層には平均よりわずかに多く含まれていることが多く、これは「汚れた」石炭の灰分にも反映されている可能性があります。[25] [30]より活性の高い灰鉱物は、燃焼が不十分なため、フライアッシュに濃縮されます。[25]フライアッシュの放射性は、黒色頁岩とほぼ同じで、リン酸塩よりも少ないです。岩石ですが、少量のフライアッシュが吸入できる大気中に放出されるため、より懸念されます。[31]米国の放射線防護および測定に関する全国評議会(NCRP)の報告によると、1000 MWeの発電所からの人口曝露は、石炭火力発電所で年間490人レムに達し、原子力発電所の100倍(4.8人)である。 -レム/年)。鉱業から廃棄物処理までの完全な核燃料サイクルからの被ばくは、136人レム/年です。鉱業から廃棄物処理までの石炭使用に対応する値は「おそらく不明」です。[25]

石油とガス

石油およびガス産業の残留物には、ラジウムとその崩壊生成物が含まれていることがよくあります。油井からの硫酸塩スケールは非常にラジウムが豊富である可能性がありますが、油井からの水、石油、およびガスにはラドンが含まれていることがよくありますラドンは崩壊して固体放射性同位元素を形成し、配管の内側にコーティングを形成します。石油処理プラントでは、ラドンはプロパンと同様の沸点を持っているため、プロパンが処理されるプラントの領域は、多くの場合、プラントのより汚染された領域の1つです。[32]

放射性元素は、原油や塩水と直接接触して作業している労働者が実際に健康に悪影響を与える用量にさらされる可能性がある一部の油井では産業上の問題です。ブライン中のこれらの元素の濃度が比較的高いため、その廃棄も技術的な課題です。しかし、米国では、塩水は危険廃棄物規制から免除されており、1980年代以降、放射性物質または有毒物質の含有量に関係なく処分することができます。[33]

希土類鉱業

希土類鉱石にはトリウムラジウムなどの放射性元素が自然に発生するため、採掘作業ではわずかに放射性の廃棄物や鉱物の堆積物も生成されます。[34]

分類

放射性廃棄物の分類は国によって異なります。放射性廃棄物安全基準(RADWASS)を発行しているIAEAも重要な役割を果たしています。[35]英国で発生するさまざまな種類の廃棄物の割合:[36]

  • 94%–低レベル廃棄物(LLW)
  • 〜6%–中間レベルの廃棄物(ILW)
  • <1%–高レベル廃棄物(HLW)

ミルテーリング

非常に低レベルの廃棄物の除去

ウラン尾鉱は、ウラン含有鉱石の粗加工から残った廃棄物の副産物です。それらは著しく放射性ではありません。ミル尾鉱は、それらを定義する1946年原子力法のセクションから、11(e)2廃棄物と呼ばれることもあります。ウランミルの尾鉱には通常、ヒ素などの化学的に危険な重金属も含まれています。ウランミルの尾鉱の広大な塚は、特にコロラドニューメキシコユタの多くの古い採掘現場に残されています。

ミルテールはあまり放射性ではありませんが、半減期が長くなっています。ミルテールには、ラジウム、トリウム、微量のウランが含まれていることがよくあります。[37]

低レベル廃棄物

低レベル廃棄物(LLW)は、病院や産業、および核燃料サイクルから発生します。低レベルの廃棄物には、紙、ぼろきれ、道具、衣類、フィルター、およびほとんどが短命の放射性崩壊を少量含むその他の物質が含まれます。放射性物質で汚染される可能性がほとんどない場合でも、活動地域の任意の地域に由来する物質は、予防措置として一般にLLWとして指定されます。このようなLLWは通常、通常のオフィスブロックなどの非アクティブエリアに廃棄された同じ材料から予想されるよりも高い放射性を示しません。LLWの例には、ぼろきれ、モップ、医療用チューブ、実験動物の死骸などの拭き取りが含まれます。[38] LLW廃棄物は、英国の全放射性廃棄物量の94%を占めています。[1]

一部の高活性LLWは、取り扱いおよび輸送中にシールドが必要ですが、ほとんどのLLWは浅い土地の埋設に適しています。体積を減らすために、廃棄する前に圧縮または焼却することがよくあります。低レベル廃棄物は、クラスAクラスBクラスC、およびクラスCより大きいGTCC)の4つのクラスに分類されます。

中級レベルの廃棄物

使用済み燃料フラスコは、英国では鉄道で輸送されています。各フラスコは、厚さ360 mmの14インチの固体鋼で構成されており、重量は50トンを超えます。

中レベルの廃棄物(ILW)には、低レベルの廃棄物と比較して大量の放射性崩壊が含まれています。通常、シールドが必要ですが、冷却は必要ありません。[39]中間レベルの廃棄物には、樹脂化学スラッジ、金属核燃料クラッド、および原子炉の廃止措置による汚染物質が含まれます。コンクリートビチューメンで固化するか、ケイ砂と混合してガラス化して廃棄することができます。原則として、短命の廃棄物(主に原子炉からの非燃料材料)は浅い貯蔵所に埋められ、長命の廃棄物(燃料と燃料の再処理からの)は地層処分場米国の規制では、このカテゴリの廃棄物は定義されていません。この用語はヨーロッパや他の場所で使用されています。ILWは、英国の全放射性廃棄物量の約6%を占めています。[1]

高レベル廃棄物

高レベル廃棄物(HLW)は、原子炉と核燃料の再処理によって生成されます。[40] HLWの正確な定義は国際的に異なります。核燃料棒が1燃料サイクルを供給し、炉心から取り外された後、それはHLWと見なされます。[41]使用済み燃料棒には、主に核分裂生成物を含むウランと炉心で生成された超ウラン元素が含まれています。使用済み燃料は放射性が高く、しばしば高温になります。HLWは、原子力発電の過程で生成される総放射性崩壊の95%以上を占めています。しかし、それは英国で生成されるすべての放射性廃棄物の量の1%未満に貢献しています。全体として、2019年までの英国での60年間にわたる核計画は、2150 m3のHLWを生み出しまし[1]

使用済み燃料棒からの放射性廃棄物は、主にセシウム137とストロンチウム90で構成されていますが、経ウラン廃棄物と見なすことができるプルトニウムも含まれる場合があります。[37]これらの放射性元素の半減期は非常に大きく異なる可能性があります。セシウム137やストロンチウム90などの一部の元素の半減期は約30年です。一方、プルトニウムの半減期は24、000年にも及ぶ可能性があります。[37]

現在、世界中のHLWの量は毎年約12,000トン増加しています。[42] 1000メガワットの原子力発電所は、毎年約27トンの使用済み核燃料(未処理)を生産しています。[43]比較のために、米国だけで石炭火力発電所によって生成される灰の量は年間1億3000万トンと推定され[44]、フライアッシュは同等の原子力発電所の100倍の放射線を放出すると推定されます。[45]

核廃棄物が保管されている米国中の現在の場所

2010年には、世界で約25万トンの原子力HLWが貯蔵されたと推定された。[46]これには、事故やテストから環境に逃げ込んだ量は含まれていません。日本は2015年に17,000トンのHLWを保管していると推定されています。[47] 2019年の時点で、米国は90,000トンを超えるHLWを保有しています。[48] HLWは、保管または再処理するために他の国に出荷されており、場合によっては、有効燃料として返送されています。

高レベル放射性廃棄物の処分をめぐる継続的な論争は、原子力発電の世界的な拡大に対する大きな制約となっています。[49]ほとんどの科学者は、提案されている主な長期的解決策は、鉱山または深井戸のいずれかでの地層埋立地であることに同意している。[50] [51] 2019年現在、少量のHLWが以前は投資を正当化できなかったため、専用の民間高レベル核廃棄物は運用されていない[49] 。フィンランドは、オンカロの使用済み原子力燃料貯蔵所の建設が進んでおり、2025年に深さ400〜450mで開業する予定です。フランスは、ブレにある深さ500mのCigeo施設の計画段階にあります。スウェーデンはForsmarkにサイトを計画していますカナダは、オンタリオ州のヒューロン湖の近くに深さ680mの施設を計画しています。大韓民国は2028年頃にサイトを開設する予定です。 [1]スウェーデンのサイトは、2020年の時点で地元住民から80%のサポートを受けています。[52]

イリノイ州グランディ郡モリス作戦は、現在、米国で唯一の事実上の高レベル放射性廃棄物保管場所です。

超ウラン廃棄物

米国の規制で定義されている超ウラン廃棄物(TRUW)は、形態や起源に関係なく、半減期が20年を超え、濃度が100  nCi / g(3.7  MBq / kg )を超えるアルファ放射性超ウラン放射性核種で汚染された廃棄物です。 )、高レベル廃棄物を除く。ウランより大きい原子番号を持つ元素は、超ウラン元素(「ウランを超えて」)と呼ばれます。半減期が長いため、TRUWは低レベルまたは中レベルの廃棄物よりも慎重に処分されます。米国では、それは主に核兵器から発生します生産であり、衣類、工具、ぼろきれ、残留物、破片、および少量の放射性元素(主にプルトニウム)で汚染されたその他のアイテムで構成されています。

米国の法律では、超ウラン廃棄物は、廃棄物コンテナの表面で測定された放射線量率に基づいて、「接触処理」(CH)と「遠隔処理」(RH)にさらに分類されます。CHTRUWの表面線量率は1時間あたり200mrem(2 mSv / h)以下ですが、RHTRUWの表面線量率は200mrem / h(2 mSv / h)以上です。CH TRUWは、高レベル廃棄物のような非常に高い放射性も、その高い発熱もありませんが、RH TRUWは、最大1,000,000 mrem / h(10,000 mSv / h)の表面線量率で高放射性になる可能性があります。米国は現在、ニューメキシコ州の深部塩層にある廃棄物隔離パイロットプラント(WIPP)の軍事施設から生成されたTRUWを処分しています。[53]

予防

廃棄物の蓄積を減らす将来の方法は、現在の原子炉を段階的に廃止して、生成された電力あたりの廃棄物の排出量が少ない第4世代原子炉を優先することです。ロシアのBN-800などの高速炉も、従来の原子炉からの使用済み燃料をリサイクルして製造されたMOX燃料を消費することができます。[54]

英国の原子力廃止措置機関は、2014年に、分離されたプルトニウムの管理へのアプローチの進捗状況に関するポジションペーパーを発表しました。これは、NDAが英国政府と共有した作業の結論をまとめたものです。[55]

管理

核廃棄物用の最新の中高レベル輸送コンテナ

核廃棄物管理で特に懸念されるのは、2つの長寿命の核分裂生成物、Tc-99(半減期22万年)とI-129(半減期1570万年)であり、これらは数千年後に使用済み燃料の放射性を支配します。使用済燃料の中で最も厄介な超ウラン元素は、Np-237(半減期200万年)とPu-239(半減期24、000年)です。[56]核廃棄物は、生物圏との相互作用からうまく隔離するために高度な処理と管理を必要とします。これには通常、処理が必要であり、その後、廃棄物の保管、廃棄、または無毒な形態への変換を含む長期的な管理戦略が必要になります。[57]長期的な廃棄物管理ソリューションに向けた進展は限られていますが、世界中の政府がさまざまな廃棄物管理と処分の選択肢を検討しています。[58]

オンカロは、フィンランド西海岸のユーラヨキにあるオルキルオト原子力発電所近くで、使用済み核燃料を最終処分するために計画されている地層処分​​場です[59] [60]オンカロの最終深度にあるパイロット洞窟の写真。

20世紀の後半に、放射性廃棄物の処分のいくつかの方法が原子力国によって調査されました[61]

  • 「長期地上保管」、実装されていません。
  • 「宇宙空間での廃棄」(たとえば、太陽の内部)。現在は高すぎるため、実装されていません。
  • 深度試錐孔処分場」、実施されていません。
  • 「ロックメルティング」、実装されていません。
  • 「沈み込み帯での処分」、実施されていない。
  • ソ連、英国による海洋処分[62]スイス、米国、ベルギー、フランス、オランダ、日本、スウェーデン、ロシア、ドイツ、イタリア、韓国(1954–93)。これはもはや国際協定では許可されていません。
  • 海底下処分」、実施されていない、国際協定で許可されていない。
  • 「氷床での処分」、南極条約で却下
  • ソ連と米国による「深井戸注入」。
  • 核変換。レーザーを使用してベータ崩壊を引き起こし、不安定な原子をより短い半減期の原子に変換します。

米国では、廃棄物管理政策は完全に崩壊し、不完全なユッカマウンテンリポジトリでの作業が終了しました。[63]現在、使用済み燃料が貯蔵されている原子力発電所は70か所あります。ブルーリボン委員会は、この廃棄物と将来の廃棄物の将来の選択肢を検討するためにオバマ大統領によって任命されました。地層処分場が好まれているようです[63] 2018年ノーベル物理学賞を受賞したジェラール・ムルーは、チャープパルス増幅の使用を提案しました高エネルギーで低持続時間のレーザーパルスを生成して、高放射性物質(ターゲットに含まれる)を核変換し、その半減期を数千年からわずか数分に大幅に短縮します。[64] [65]

初期治療

ガラス化

セラフィールドの廃棄物ガラス化プラント

放射性廃棄物を長期間保管するには、廃棄物を安定させて、長期間反応も劣化もしない形にする必要があります。これを行う1つの方法は、ガラス化によるものである可能性があると理論付けられています。[66]現在、セラフィールドでは、高レベル廃棄物(PUREXの最初のサイクルのラフィネート)が砂糖と混合されてからか焼されています。煆焼は、加熱された回転管に廃棄物を通過させることを含みます。煆焼の目的は、廃棄物から水分を蒸発させ、核分裂生成物を脱硝して、製造されたガラスの安定性を高めることです。[67]

生成された「煆焼」は、断片化されたガラスを備えた誘導加熱炉に連続的に供給されます。[68]得られたガラスは、固化したときに廃棄物がガラスマトリックスに結合する新しい物質です。溶融物として、この製品はバッチプロセスでステンレス鋼の円筒形容器(「シリンダー」)に注がれます。冷却されると、流体はガラスに固化(「ガラス化」)します。成形後のガラスは耐水性に優れています。[69]

シリンダーを充填した後、シールがシリンダーヘッドに溶接されます。その後、シリンダーは洗浄されます。外部汚染がないか検査された後、スチールシリンダーは通常地下の保管場所に保管されます。この形では、廃棄物は何千年もの間固定化されると予想されます。[70]

シリンダー内のガラスは通常、黒い光沢のある物質です。このすべての作業(英国)は、ホットセルシステムを使用して行われます。ルテニウムの化学的性質を制御し、放射性ルテニウム同位体を含む揮発性RuO 4の形成を停止するために、砂糖が添加されます。西洋では、ガラスは通常、ホウケイ酸ガラス(パイレックスに類似)ですが、旧ソビエト連邦では、リン酸ガラスを使用するのが通常です。[71]一部(パラジウム、その他のPt族金属、テルル)のため、ガラス中の核分裂生成物の量を制限する必要があります。)ガラスから分離する金属相を形成する傾向があります。バルクガラス化では、電極を使用して土壌や廃棄物を溶かし、地下に埋めます。[72]ドイツでは、ガラス化プラントが使用されています。これは、その後閉鎖された小さな実証再処理工場からの廃棄物を処理しています。[67] [73]

リン酸塩セラミック

ガラス化は、廃棄物を長期間反応または劣化しない形に安定させる唯一の方法ではありません。リン酸塩ベースの結晶性セラミックホストへの直接組み込みによる固定化も使用されます。[74]さまざまな条件下でのリン酸塩セラミックの多様な化学的性質は、時間の経過に伴う化学的、熱的、および放射性劣化に耐えることができる用途の広い材料を示しています。リン酸塩、特にセラミックリン酸塩の特性は、広いpH範囲で安定しており、多孔性が低く、二次廃棄物を最小限に抑えることで、新しい廃棄物固定化技術の可能性をもたらします。

イオン交換

原子力産業の中活性廃棄物は、放射性を少量に集中させるためにイオン交換または他の手段で処理されるのが一般的です。はるかに少ない放射性バルク(処理後)は、しばしば排出されます。たとえば、水酸化第二鉄 フロックを使用して、水性混合物から放射性金属を除去することが可能です。[75]放射性同位元素が水酸化第二鉄に吸収された後、得られたスラッジを金属ドラムに入れてから、セメントと混合して固形廃棄物を形成することができます。[76]そのような形態からより良い長期性能(機械的安定性)を得るために、それらはフライアッシュまたは高炉の混合物から作られるかもしれない。 通常のコンクリート(ポルトランドセメント、砂利、砂で作られてい ます)の代わりに、スラグポルトランドセメント。

Synroc

オーストラリアのシンロック(合成岩)は、そのような廃棄物を固定化するためのより洗練された方法であり、このプロセスは、最終的には民間廃棄物に商業的に使用される可能性があります(現在、米軍廃棄物用に開発されています)。Synrocは、オーストラリア国立大学のTed Ringwood教授(地球化学者)によって発明されました[77]シンロックには、パイロクロアおよびクリプトメレーンタイプの鉱物が含まれています。Synrocの元の形式(Synroc C)は、軽水炉からの液体高レベル廃棄物(PUREXラフィネート)用に設計されました。このシンロックの主な鉱物は、ホランダイト(BaAl 2 Ti 6 O 16)、ジルコノライトです。(CaZrTi 2 O 7)およびペロブスカイト(CaTiO 3)。ジルコノライトとペロブスカイトはアクチニドのホストです。ストロンチウムバリウムペロブスカイトに固定されます。セシウムホランダイトに固定されます。Synroc廃棄物処理施設は2018年にANSTOで建設を開始しました[78]

長期管理

推定放射線量の影響に基づく研究によれば、放射性廃棄物を扱う際の問題の期間は10、000年から1、000、000年の範囲である[79] 。[80]研究者は、そのような期間の健康被害の予測は批判的に検討されるべきであると示唆している。[81] [82]実用的な研究では、効果的な計画[83]とコスト評価[84]に関する限り、100年までしか考慮されていません放射性廃棄物の長期的な挙動は、ジオフォーキャストにおける進行中の研究プロジェクトの主題のままです[85]

修復

藻類は研究でストロンチウムに対する選択性を示しました。バイオレメディエーションで使用されるほとんどの植物はカルシウムとストロンチウムの間の選択性を示さず、しばしば核廃棄物に大量に存在するカルシウムで飽和状態になります。半減期が約30年のストロンチウム90は、高レベル廃棄物に分類されます。[86]

研究者は、シミュレートされた廃水中のScenedesmus spinosus藻類)によるストロンチウムの生体内蓄積を調べました。この研究は、S。spinosusのストロンチウムに対する高度に選択的な生物吸着能力を主張しており、核廃水の使用に適している可能性があることを示唆しています。[87]非放射性ストロンチウムを使用し た池の藻類Closteriummoniliferumの研究では、水中のバリウムとストロンチウムの比率を変えるとストロンチウムの選択性が向上することがわかりました。[86]

地上処分

ドライキャスクの保管には、通常、使用済み燃料プールから廃棄物を取り出し、放射線シールドとして機能するコンクリートシリンダーに配置されスチールシリンダーに(不活性ガスとともに)密封することが含まれます。これは比較的安価な方法であり、中央施設またはソースリアクターに隣接して実行できます。廃棄物は簡単に回収して再処理できます。[88]

地層処分

地下の低レベル放射性廃棄物処分場の図
2014年2月14日、廃棄物隔離パイロットプラントの放射性物質が、誤った梱包材の使用により、損傷した貯蔵ドラムから漏れました。分析の結果、15年間の操業の成功により自己満足が生まれたため、プラントには「安全文化」が欠如していることがわかりました。[89]

高レベル廃棄物と使用済み燃料に適した深部最終貯蔵所を選択するプロセスは現在いくつかの国で進行中であり、最初の貯蔵所は2010年以降に試運転される予定です採掘技術を使用してトンネルを掘削するか、大口径のトンネルボーリングマシン(チャネルトンネルの掘削に使用されるものと同様)を使用します英国からフランスへ)高レベル放射性廃棄物を処分するために部屋や金庫室を掘削できる地表から500メートル(1,600フィート)から1,000メートル(3,300フィート)下にシャフトを掘削します。目標は、放射性廃棄物を人間の環境から恒久的に隔離することです。多くの人々は、この処分システムの即時の管理停止に不快感を覚えており、永続的な管理と監視がより賢明であることを示唆しています。[要出典]

一部の放射性種の半減期は100万年を超えるため、非常に低い容器の漏れや放射性核種の移動率も考慮に入れる必要があります。[90]さらに、一部の核物質が十分な放射性を失って生物に致命的でなくなるまで、半減期が1回以上必要になる場合があります。全米科学アカデミーによるスウェーデンの放射性廃棄物処分プログラムの1983年のレビューでは、廃棄物の隔離には「完全に正当化された」国の推定数十万年、おそらく最大100万年が必要であることがわかりました。[91]

放射性廃棄物の海底処分は、25年間に記録された酸素含有量データに基づいて、北大西洋の深海は約140年間浅海との交換を示さないという発見によって示唆されています。[92]それらには、安定した深海平原の下での埋葬、ゆっくりと廃棄物を地球のマントルに運ぶ沈み込み帯での埋葬[93] [94]、そして遠く離れた自然または人工の島の下での埋葬が含まれます。これらのアプローチにはすべてメリットがあり、放射性廃棄物の処分の問題に対する国際的な解決策を促進しますが、海の法律の改正が必要になります。[95]

廃棄物およびその他の物質の投棄による海洋汚染の防止に関する条約(ロンドン投棄条約)の1996年議定書の第1条(定義)、7。

「「海」とは、国の内水以外のすべての海域、ならびに海底およびその下層土を意味します。陸からのみアクセスされる海底下の貯蔵所は含まれません。」

提案された土地ベースの沈み込み廃棄物処理方法は、土地からアクセスされる沈み込みゾーンで核廃棄物を処分するため、国際協定によって禁止されていません。この方法は、放射性廃棄物を処分するための最も実行可能な手段として説明されており[96]、2001年現在の核廃棄物処分技術の最先端である。[97] Remix&Return [98]と呼ばれる別のアプローチでは、高レベル廃棄物をウラン鉱山およびミル尾鉱と混合して、ウラン鉱石の元の放射性レベルまで下げます。、次にそれを非アクティブなウラン鉱山に交換します。このアプローチには、処分スタッフを兼ねる鉱夫に仕事を提供し、放射性物質のゆりかごから墓場までのサイクルを促進するというメリットがありますが、その中のプルトニウムのような非常に有毒な放射性元素。

深井戸処分は、原子炉からの高レベル放射性廃棄物を非常に深い試錐孔に処分するという概念です。深度試錐孔処分場は、廃棄物を地表から5 km(3.1マイル)下に配置することを目的としており、環境に脅威を与えないように、廃棄物を安全かつ恒久的に閉じ込めるために、主に巨大な自然の地質学的障壁に依存しています。 。地球の地殻には、120兆トンのトリウムと40兆トンのウランが含まれています(主に、地殻の3×10 19トンの質量に、それぞれが100万分の3の比較的微量の濃度で加算されます)。[99] [100] [101]単位時間あたりに崩壊する核種の割合は同位体の半減期に反比例するため、人間が生成した少量の放射性同位元素(数兆トンではなく数千トン)の相対放射性は、同位体がはるかに短いと減少します。天然の放射性同位元素の大部分が崩壊するよりも半減期。

2013年1月、カンブリア 郡議会は、湖水地方国立公園の近くにある核廃棄物の地下貯蔵ダンプの作業を開始するという英国中央政府の提案を拒否しましたエネルギー長官のエド・デービー氏は、「どのホストコミュニティにも、かなりのコミュニティ特典パッケージがあり、数億ポンドの価値があるだろう」と述べたが、それでも、独立した地質学者からの証拠を聞いた後、地元の選出された機関は研究の継続に7対3で反対した。 「郡の破壊された地層は、そのような危険な物質と数千年続く危険を委ねることは不可能でした。」[102] [103]

水平ドリルホール処分は、使用済み核燃料セシウム137ストロンチウム90などの高レベル廃棄物を処分する目的で、地殻内で垂直方向に1 km、水平方向に2km以上掘削する提案を示しています。設置と回収可能期間の後、[明確化が必要]ドリルホールは埋め戻されて封印されます。この技術の一連のテストは2018年11月に実施され、その後、米国を拠点とする民間企業によって2019年1月に再び公に実施されました。[104]このテストでは、水平ドリルホールにテストキャニスターを設置し、同じキャニスターを回収することが実証されました。このテストで使用された実際の高レベル廃棄物はありませんでした。[105] [106]

2021年の欧州委員会合同調査センターの報告書(上記を参照)は次のように結論付けました: [107]

放射性廃棄物の管理とその安全で確実な処分は、原子力科学技術のすべてのアプリケーション(原子力、研究、産業、教育、医療など)のライフサイクルにおいて必要なステップです。したがって、放射性廃棄物は事実上すべての国で発生し、原子力発電所を運営している国の原子力エネルギーライフサイクルから最大の貢献があります。現在、深部の地質層における高レベルで長寿命の放射性廃棄物の処分は、今日の知識の状態では、生物圏から非常に長い間隔離するための適切で安全な手段と見なされているという幅広い科学的および技術的コンセンサスがあります。時間スケール。

核変換

核廃棄物を消費し、それを他の害の少ない、または寿命の短い核廃棄物に変換する原子炉の提案があります。特に、一体型高速炉は、超ウラン廃棄物を生成せず、実際に超ウラン廃棄物を消費する可能性のある核燃料サイクルを備えた提案された原子炉でした。大規模なテストまで進んだが、最終的には米国政府によってキャンセルされた。より安全であると考えられているが、より多くの開発を必要とする別のアプローチは、残された超ウラン元素 の核変換に未臨界原子炉を専用にすることです。

核廃棄物に含まれ、増殖の懸念を表す同位体はPu-239です。プルトニウムの大量在庫は、ウランを燃料とする原子炉内での生産と、兵器級の兵器級プルトニウムの兵器計画中の再処理の結果です。このプルトニウムを取り除くためのオプションは、従来の軽水炉(LWR)の燃料として使用することです。プルトニウム破壊効率が異なるいくつかの種類の燃料が研究されています。

米国では、プルトニウムの拡散の危険性があるため、1977年4月にカーター大統領によって核変換が禁止されたが[108]、レーガン大統領は1981年に禁止を撤回した。[109]経済的損失とリスクのため、この間の再処理プラントの建設時間は再開しませんでした。エネルギー需要が高いため、EUではこの方法の研究が続けられています。これにより、核変換が可能なミルラと呼ばれる実用的な原子炉が誕生しました。さらに、ACTINETと呼ばれる新しい研究プログラムがEUで開始されました大規模な産業規模での核変換を可能にするため。2007年のブッシュ大統領の国際原子力パートナーシップ(GNEP)によると、米国は核廃棄物処理の問題を大幅に減らすために必要な核変換技術の研究を積極的に推進しています。[110]

トカマクなどの核融合炉のプラズマに少量の「マイナーな」核変換原子を「ドープ」できる、いわゆる「アクチニドバーナー」としての核融合炉の使用に関する理論的研究もあります。原子炉内での重水素トカマクの核融合によって生成された非常に高エネルギーの中性子による連続的な衝撃で、より軽い元素に核変換された(アクチニドの場合は核融合したことを意味する) 。MITでの研究では、国際熱核融合実験炉(ITER)と同様のパラメーターを持つ2つまたは3つの核融合炉だけが、年間マイナーアクチニド全体を核変換できることがわかりました。現在米国の艦隊で稼働しているすべての軽水炉からの生産であり、同時に各原子炉から約1ギガワットの電力を生成します。[111]

再利用

使用済み核燃料には、豊富な核分裂性物質と核分裂性物質が含まれています。[19] PUREXプロセスなどの方法を使用して、活性核燃料の製造に有用なアクチニドを除去することができます。

別の選択肢は、核廃棄物中の同位体の用途を見つけて再利用することです。[112]すでに、セシウム137ストロンチウム90 、およびその他のいくつかの同位体は、食品照射放射性同位元素熱電発電機などの特定の産業用途のために抽出されています再利用によって放射性同位元素を管理する必要がなくなるわけではありませんが、廃棄物の発生量を減らすことができます。

核支援炭化水素生産法[113]カナダ特許出願第2,659,302号は、非在来型石油に構築された1つまたは複数の貯蔵所またはボアホールに廃棄物を配置することを含む核廃棄物の一時的または恒久的な貯蔵方法です。形成。廃棄物の熱流束は地層を破壊し、地下地層内の炭化水素物質の化学的および/または物理的特性を変化させて、変化した物質の除去を可能にします。炭化水素、水素、および/または他の地層流体の混合物が地層から生成されます。高レベル放射性廃棄物の放射性は、貯蔵所の周辺またはボアホールの最深部に配置されたプルトニウムに対する増殖抵抗性を提供します。

増殖炉は、U-238と超ウラン元素で稼働できます。これらは、1、000〜100、000年の期間で使用済み燃料の放射性崩壊の大部分を占めます。

スペース処分

宇宙廃棄物は、地球から核廃棄物を取り除くので魅力的です。ロケットの壊滅的な故障の可能性など、放射性物質を大気中に、そして世界中に拡散させる可能性があるなど、重大な欠点があります。個々のロケットは、処分する必要のある総量に比べて非常に多くの物質を運ぶことができないため、多数の打ち上げが必要になります。これにより、提案は経済的に非現実的になり、少なくとも1つ以上の打ち上げ失敗のリスクが高まります。[114]問題をさらに複雑にするために、そのようなプログラムの規制に関する国際協定を確立する必要があるだろう。[115]宇宙廃棄のための最新のロケット発射システムのコストと不十分な信頼性は、マスドライバー宇宙エレベーター、その他の提案などの非ロケット宇宙発射システムへの関心の動機の1つです。[116]

国家管理計画

ドイツ北部ゴルレーベンにある核廃棄物処分センターの近くでの反核抗議

スウェーデンとフィンランドは特定の処分技術に最も力を入れており、他の多くの人々は使用済み燃料を再処理するか、フランスやイギリスと契約してそれを行い、結果として生じるプルトニウムと高レベル廃棄物を取り戻しています。「多くの国で再処理によるプルトニウムのバックログが増加している。..安価なウランの現在の環境で再処理が経済的に意味があるかどうかは疑わしい。」[117]

多くのヨーロッパ諸国(例えば、英国、フィンランド、オランダ、スウェーデン、スイス)では、将来の高レベル放射性廃棄物施設からの放射線に被曝する公衆のメンバーのリスクまたは線量限度は、放射線防護に関する国際委員会または米国で提案された。ヨーロッパの制限は、1990年に国際放射線防護委員会によって提案された基準よりも20倍、米国環境保護庁(EPA)がユッカマウンテン核に対して提案した基準よりも10倍厳しいことがよくあります。閉鎖後の最初の1万年間の廃棄物処分場。[118]

10、000年以上にわたって米国環境保護庁が提案している基準は、ヨーロッパの制限の250倍の許容範囲です。[ 118] US EPAは、 10、000年後の地元の個人に対して、毎年最大3.5ミリシーベルト(350ミリレム)の法的制限を提案しました。米国エネルギー省(DOE)は、受け取った線量がその制限をはるかに下回ると予測しましたが、地球上の自然の背景領域[119]数千年の期間にわたって、最も活発な短い半減期の放射性同位元素が崩壊した後、米国の核廃棄物を埋めると、米国の岩石と土壌の上部2000フィート(1,000万km 2)の放射性が1の1増加します。そのような量の天然放射性同位元素の累積量を1000万超えていますが、サイトの近くでは、そのような平均よりもはるかに高い地下の人工放射性同位元素の濃度があります。[120]

モンゴル

モンゴルに核廃棄物施設を建設するというモンゴルと日米の計画や交渉に真剣に反対した後、モンゴルは2011年9月にすべての交渉を中止した。これらの交渉は、米国エネルギー副長官ダニエル・ポネマンが9月にモンゴルを訪問した後に始まった。 2010年2月、ワシントンDCで日米モンゴル当局者間で協議が行われた。その後、モンゴルから核燃料を購入したいアラブ首長国連邦(UAE)が交渉に加わった。会談は秘密にされたが、毎日新聞5月に報告されたモンゴルは、これらの交渉の存在を公式に否定した。しかし、このニュースに驚いたモンゴル市民は、計画に抗議し、政府に計画の撤回と情報開示を要求した。モンゴルのツァヒアギーン・エルベグドルジ大統領は9月13日、モンゴルでの放射性廃棄物貯蔵計画に関する外国政府または国際機関とのすべての交渉を禁止する大統領命令を出した。[121]モンゴル政府は、新聞が虚偽の主張を世界中に配布したとして非難した。大統領命令の後、モンゴル大統領はこれらの会話に関与したと思われる個人を解雇した。

不法投棄

イタリアの当局は、核廃棄物の人身売買と不法投棄で告発されたンドランゲタマフィア一族を調査しています。ホイッスルブロワーによると、イタリアの国家エネルギー研究機関であるエニアのマネージャーは、ソマリア目的地として、イタリア、スイス、フランス、ドイツ、および米国からの有毒で放射性廃棄物の600ドラムを取り除くために一族に支払いました。地元の政治家を買収した後、廃棄物は埋められました。エニアの元従業員は、1980年代と1990年代に彼らの手から無駄を取り除くために犯罪者にお金を払った疑いがあります。ソマリアへの出荷は1990年代まで続きましたが、ンドランゲタ一族は放射性病院の廃棄物を含む大量の廃棄物を爆破し、海底に送りました。カラブリアの海岸。[122]環境グループのレガンビエンテによると、ンドランゲタの元メンバーは、過去20年間、放射性物質を船に沈めるために支払われたと述べている。[123]

事故

放射性物質が不適切に処分された場合、輸送中のシールドに欠陥があった場合、または単に廃棄されたり、廃棄物店から盗まれたりした場合に、いくつかの事件が発生しました。[124]ソビエト連邦では、カラチャイ湖に貯められた廃棄物は、湖が部分的に乾いた後の砂嵐の間にその地域に吹き飛ばされた。[125]ケンタッキー州にある低レベル放射性廃棄物施設、マキシーフラット、鋼やセメントの代わりに土で覆われた封じ込め塹壕は、大雨の下で塹壕に崩壊し、水で満たされました。塹壕に侵入した水は放射性になり、マキシーフラット施設自体で処分しなければなりませんでした。放射性廃棄物事故の他のケースでは、放射性廃棄物のある湖や池が、例外的な嵐の間に誤って川に溢れ出ました。[要出典]イタリアでは、いくつかの放射性廃棄物の堆積物が物質を河川水に流入させ、家庭用の水を汚染しています。[126] 2008年の夏のフランスでは、多数の事件が発生した。[127]トリカスティンのアレバ工場で、1件の事件が発生した。、排水作業中に、未処理のウランを含む液体が故障したタンクから溢れ出し、約75 kgの放射性物質が地面に浸透し、そこから近くの2つの川に浸透したことが報告されました。[128]別のケースでは、100人以上のスタッフが低線量の放射線で汚染されていた。[129]マーシャル諸島のエネウェタック環礁核廃棄物サイトの劣化と潜在的な放射性流出についての懸念が続いている。[130]

放棄された放射性物質の除去は、主に開発途上国での放射線被ばくの他のいくつかのケースの原因であり、危険物質の規制が少なく(放射性とその危険性に関する一般的な教育が少ない場合もあります)、除去された商品やスクラップの市場があります金属。スカベンジャーと材料を購入する人は、ほとんどの場合、材料が放射性であることに気づかず、その美学またはスクラップの価値のために選択されます。[131]放射性物質の所有者、通常は病院、大学、または軍隊の無責任、および放射性廃棄物に関する規制の欠如、またはそのような規制の施行の欠如は、放射線被ばくの重要な要因でした。病院から発生する放射性スクラップが関係する事故の例については、ゴイアニアの事故を参照してください。[131]

使用済み核燃料の輸送用キャスクの強度により、発電所からの使用済み核燃料が関係する輸送事故が深刻な結果をもたらす可能性は低い[要出典]

2011年12月15日、日本政府の藤村修報道官は、日本の核施設の廃棄物から核物質が発見されたことを認めた。日本は1977年にIAEAとのセーフガード協定でこれらの査察にコミットしたが、報告は国際原子力機関の査察官のために秘密にされた。要出典日本は、日本の原子力事業者によって除去された核廃棄物から発見された大量の濃縮ウランとプルトニウムについて、IAEAとの話し合いを開始した。[要出典]記者会見で藤村氏は「これまでの調査では、ほとんどの核物質は廃棄物として適切に管理されており、その観点からは安全管理に問題はない」と述べたが、当時はまだ問題だったという。調査中です。[132]

関連する危険警告サイン

も参照してください

参考文献

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外部リンク