Name: 【地層処分の科学】1-1. 核分裂生成物とは (【地層処分の科学】1-1. 核分裂生成物とは)
Uploaded: 2026-01-02T11:34:23.000Z
Duration: 14 min 45 s
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私の名前はベルント・ゲランボです。

I am professor emerit in EMT Atlantic in France.

私はフランスのIMT Atlantiqueの名誉教授です。

And I have worked since about 40 years in the area of nuclear waste and in particular in nuclear waste borosilicate glass, where I made also my PhD in the university or Free University of Berlin.

そして、約40年間、核廃棄物、特に核廃棄物のホウケイ酸ガラスの分野で仕事をしてきました。そこで、ベルリン自由大学でPhDも取得しました。

So my talk is about nuclear waste immobilization in both silicate glass.

私の講演は、ホウケイ酸ガラスによる核廃棄物の固定化についてです。

Nuclear waste can also is radioactive waste.

核廃棄物は放射性廃棄物でもあります。

And I would just first explain a little bit where this nuclear waste comes from.

まず、この核廃棄物がどこから来るのかを少し説明します。

So we have a nuclear fission reactor which produces a electricity by using nuclear fuel.

原子炉は核燃料を使って電気を生成します。

And when put this into a nuclear reactor, the nuclear fission is ongoing.

そして、それを原子炉に入れると、核分裂が進行します。

それは、左下に見えるものです。

Here is the reactions which occur and you fabricate fission products.

ここで起こる反応と、核分裂生成物を製造する様子を示します。

Here you see, for example, you start with uranium and then by neutrons you split the uranium and you produce two fission products and you produce lots of energy.

例えば、ウランから始まり、中性子によってウランを分裂させ、2つの核分裂生成物と大量のエネルギーを生成します。

And neutrons with very high energy, which you can then use to transform to electricity.

そして、非常に高エネルギーの中性子を電気に変換して使用できます。

そして、核分裂生成物は廃棄物となります。

それらを実際に使うことはできません。

You need to put them in a stable structure, since they are rather dangerous because.

それらは非常に危険なので、安定した構造に入れる必要があります。

Because they have high radiation products, as you can see here.

なぜなら、ここに見られるように、高い放射線生成物を持っているからです。

Lots of radiation emitted by the fission products.

核分裂生成物から多くの放射線が放出されます。

So nuclear fission produces fission products.

つまり、核分裂は核分裂生成物を生み出すのです。

As I said, fission products are dangerous because of their high radioactivity.

先ほども言いましたが、核分裂生成物は高い放射能のために危険なのです。

Fission products are largely without use.

核分裂生成物は、ほとんど使い道がありません。

ですから、廃棄物となるのです。

そして、そのリスクは非常に長期的です。

Long term could be hundreds of thousands of years until they decay to inoffensive levels.

長期的というのは、無害なレベルにまで崩壊するのに数百万年かかることもあります。

And there is always a risk of dispersion of this fission products somehow.

そして、これらの核分裂生成物が何らかの方法で拡散するリスクは常にあります。

And so we need to isolate them somehow, forever, whatever means this.

ですから、何らかの方法で、永遠に、どのような手段であっても、それらを隔離する必要があります。

But a very, very long periods of time, hundreds of thousands years, unprecedented somehow in human history to isolate waste or isolate anything or produce anything which would last for such long time period.

Nuclear fission products are not only toxic and in this way dangerous for human being.

There's also decay heat associated to this.

That means the radioactive decay produces heat and also a high dose rate.

You see here in this case, the dose rate as a function of time for about 100 years.

And just to recall that the dose, this is a dose at 1 meter but 1 millisievert.

しかし、人間の歴史では前例のない、非常に長い期間、数百万年もの間、廃棄物や何かを隔離したり、それほど長い期間続くものを生産したりすることは、どういうわけか不可能でした。

So it's about here at that level per year is the threshold which human beings are allowed in our society to be exposed to.

核分裂生成物は、有毒で人間にとって危険であるというだけではありません。

Now Here we have 1 millisievert, we have 1 sievert which is thousand times higher.

それに伴う崩壊熱もあります。

つまり、放射性崩壊が熱と高線量を発生させるのです。

So these dose rates are extremely much larger than anything the human being can extend, can accept without health problems.

ここでは、約100年間の線量の時間変化をご覧いただけます。

And I think here the lethal dose is about 4 sv.

そして、致死量は約4シーベルトだと思います。

And so the little dose coming from the nuclear fuel, you get maybe in an hour or so of exposure or even less.

核燃料から出るわずかな線量でも、1時間程度の被曝、あるいはそれ以下で得られてしまいます。

So that means very, very important to isolate this nuclear fuel from human beings and from excess, which is not planned, and

ですから、この核燃料を人間から、そして計画外の過剰なものから隔離することは、非常に、非常に重要です。

So for doing so, the heat which is produced by the waste, but

そのため、廃棄物によって発生する熱や、

also the radioactivity, we need to cool this in the reactor pools for some years.

放射能についても、数年間は原子炉プールで冷却する必要があります。

And depending what to do later on with this nuclear fuel, this can be directly stored.

そして、この核燃料をその後どうするかによって、直接貯蔵することも可能です。

こちらは乾式貯蔵システムです。

For example, there's a nuclear fuel rods which you see here from fuel assemblies compared to the human being, which is here at the size just for size comparison, you see that this is rather huge canister or container for dry storage.

例えば、燃料集合体から見える核燃料棒は、人間と比べると、このサイズは単なる比較のためのもので、これはかなり巨大な缶または容器で乾式貯蔵されます。

しかし、湿式貯蔵も可能です。

And you can have spent nuclear fuel at the bottom there.

そして、その一番下に使用済み核燃料があります。

And you can see over maybe 4 meters or so of water, you can see down the waste.

そして、約4メートルほどの水を挟んで、その廃棄物を見ることができます。

では、核燃料とは何でしょうか？

Nuclear fuel is essentially uranium dioxide with lots of uranium 235, which is put into the.

核燃料は基本的に二酸化ウランで、たくさんのウラン235が含まれており、それが中に装荷されます。

The natural isotope composition of uranium is about 0.7% of uranium 235 and 99, 3% of uranium 238.

天然のウランの同位体組成は、ウラン235が約0.7%、ウラン238が99.3%です。

Now, for being fissile, and the quantity of uranium 235 has been enriched.

核分裂を起こすためには、ウラン235の量が濃縮されています。

そして、核分裂を起こすようになります。

And then neutrons could break the uranium and produce fission products.

そして、中性子がウランを分裂させ、核分裂生成物を生成することができます。

Some uranium is directly fissile and produce fission products from uranium 235.

ウランの一部は直接核分裂し、ウラン235から核分裂生成物を生成します。

But some uranium is also activating the uranium 235.

しかし、ウランの一部はウラン235を活性化もしています。

That means the neutron is taken up by the uranium 235 to produce uranium 236.

それは、中性子がウラン235に取り込まれてウラン236を生成することを意味します。

But most of the uranium 235, which is about 80%, is just cut by the neutron into two parts.

しかし、ウラン235の大部分、約80%は、中性子によって2つに分裂するだけです。

And these two fission products then are what we call the waste and which we don't.

そして、この2つの核分裂生成物が、私たちが廃棄物と呼ぶもので、必要とされないものです。

あまり必要とされない場所です。

But this reaction where the neutron breaks the uranium 235 produces lots of energy.

しかし、中性子がウラン235を分裂させるこの反応は、多くのエネルギーを生み出します。

And this can then be converted to electricity.

そして、これは電気に変換することができます。

So this is enriched uranium with uranium 235.

これがウラン235を含む濃縮ウランです。

But we have, of course, also uranium 238.

しかし、もちろん、ウラン238もあります。

The uranium 238 can then be transformed by neutrons to plutonium 239.

ウラン238は、中性子によってプルトニウム239に変換されます。

そして、プルトニウム239は再び核分裂します。

So we have uranium and we have plutonium.

つまり、ウランとプルトニウムがあるということです。

Now, initially we only had uranium, but by the fission we produced fission products, but

当初はウランしかありませんでしたが、核分裂によって核分裂生成物が生成され、

we produce also by neutron capture, where the neutron is taken up by the uranium, transforms the uranium into plutonium.

中性子捕獲によっても生成されます。中性子がウランに取り込まれ、ウランがプルトニウムに変換されます。

And the plutonium 239 is then again being exposed by neutrons.

そして、プルトニウム239は再び中性子にさらされます。

You see here, when some of the plutonium is fissile here, it's 72% or 71%.

ここを見ると、プルトニウムの一部は核分裂性があり、72%または71%です。

And some is then capturing another neutron.

そして、一部はさらに中性子を捕獲しています。

And then you go from plutonium 239 to plutonium 40.

そして、プルトニウム239からプルトニウム40へと進みます。

240、プルトニウム241、プルトニウム242です。

So you get a whole series of plutonium isotopes.

このように、プルトニウムの同位体が数多く生成されます。

プルトニウムとウランはアクチノイドと呼ばれます。

And these actinides are also to a certain degree not useful anymore.

そして、これらのアクチノイドも、ある程度はもう役に立たなくなります。

So they become also waste and will be disposed of maybe, or they can be reused, used for making another nuclear fuel.

そのため、これらも廃棄物となり、処分されるか、あるいは再利用されて別の核燃料を作るために使われることもあります。

But the fission products are the waste and we need to get rid of.

しかし、核分裂生成物は廃棄物であり、私たちには処分する必要があります。

ですから、この2つの選択肢があります。

Either we can dispose the whole thing here, all the products produced by the nuclear reaction.

ここでは、核反応によって生成されたすべての生成物をすべて処分するか、

We can dispose all of this as nuclear waste, the whole thing.

これらすべてを核廃棄物として、すべて処分するかです。

Then we have what we call direct disposal.

それから、直接処分と呼ばれるものがあります。

核燃料をそのまま取り出します。

After four years or so in the nuclear reactor.

原子炉に4年ほど入っていたものです。

We take it out of the nuclear reactor and we put it inside of.

原子炉から取り出して、中にしまいます。

Alternatively, we have another option that we only take the fission products out.

あるいは、核分裂生成物だけを取り出すという別の選択肢もあります。

But for taking the fission products out, we need to do what we call reprocessing.

しかし、核分裂生成物を取り出すには、再処理と呼ばれることを行う必要があります。

That means we need to desert, dissolve the entire nuclear fuel, plutonium and the fission products and uranium which is still there, and

それは、プルトニウムや核分裂生成物、そしてまだ残っているウランをすべて、核燃料全体を分解する必要があるということです。

dissolve it in nitric acid, very high concentrated nitric acid.

そして、非常に高濃度の硝酸で溶解します。

And then once this is done, once it is dissolved, we need a separate chemical separation plant which will separate the different fractions.

そして、これが完了したら、溶解されたら、異なる画分を分離する別の化学分離プラントが必要になります。