プロメテウスの火: 原子力発電に関する覚え書き

今日分かったこと。

  1. プルトニウムの出すアルファ線は非常に有害であるものの、その透過率が低く、体内での吸収率も低いために、戦々恐々たる状況になる必要はない、ということか?
  2. ベクレルというのは放射能の強さの単位。
  3. 比放射能とは、単位あたり放射性物質の放射能の強さ。
  4. 比放射能は半減期が短いほど強い、ということは、半減期が8日ほどのヨウ素は強い放射能を出す。

害については半減期や放出する放射能の量、透過率など諸々の要素が絡み合っており、よく分からない。

福島第1原発3号機に使用されているMOX燃料とは
以下、ウィキペディアより転載
http://ja.wikipedia.org/wiki/MOX%E7%87%83%E6%96%99

  • MOX燃料について:

MOX燃料(モックスねんりょう)とは混合酸化物燃料の略称であり、使用済み燃料中に1%程度含まれるプルトニウムを再処理により取り出し、二酸化プルトニウム(PuO2)と二酸化ウラン(UO2)とを混ぜてプルトニウム濃度を4〜9%に高めたものである[1]。

主として高速増殖炉の燃料に用いられるが、既存の軽水炉用#転送 燃料ペレットと同一の形状に加工し、核設計を行ったうえで適正な位置に配置することにより、軽水炉のウラン燃料の代替として用いることができる。これをプルサーマル利用と呼ぶ。

MOXとは(Mixed OXide)の頭文字を採ったものである。

  • 特徴

プルサーマル用に加工することにより、既存の原子力発電所にそのまま搭載できる
普通の燃料と比べ、高出力である
クリープ速度が速いため、PCMI(核燃料と被覆管の間の相互作用)の影響が緩和される。

  • 問題点

ウラン新燃料に比べ放射能が高い(特に中性子が著しく高い)ため、燃料の製造については遠隔操作化を行い、作業員の不要な被曝に十分配慮して行う必要がある。

ウラン中にプルトニウムを混ぜることにより、燃料の融点が下がる。これにより燃料が溶けやすくなる。また熱伝導度等が、通常のウラン燃料よりも低下する。これにより燃料温度が高くなりやすくなる。

核分裂生成物が貴金属側により、またプルトニウム自体もウランよりも硝酸に溶解しにくいため、再処理が難しい。
FPガスとアルファ線(ヘリウム、ガス状)の放出が多いため、燃料棒内の圧力が高くなる。

性質の違うウランとプルトニウムをできる限り均一に混ぜるべきであるが、どうしてもプルトニウムスポット(プルトニウムの塊)が生じてしまう。国は基準を設けて制限しているが、使用するペレット自体を検査して確認することはできない。

プルトニウムとは

  • 概要

原子炉において、ウラン238中性子を捕獲してウラン239となり、それがベータ崩壊してネプツニウム239になり、更にそれがベータ崩壊してプルトニウム239ができる(原子炉内では他のプルトニウム同位体も多数できる)。ウラン238は天然に存在するのでネプツニウム239とプルトニウム239は極微量ながら天然にも存在する。また半減期が約8000万年とプルトニウム同位体の中では最も長いプルトニウム244も極微量天然に存在する。なお、プルトニウム239および240とそれらの放射壊変物の飛沫の吸引はWHOの下部機関IARCより発癌性があると (Type1) 勧告されている。

プルトニウムは核兵器の原料や、プルサーマル発電におけるMOX燃料として主に使用されるが、他の用途としては人工衛星の電源として原子力電池として使用されたこともある。

  • 毒性

プルトニウム同位体および化合物はすべて放射性物質である。化学毒性についてはウランに準ずると考えられているが[8]、その化学毒性が現れるよりもはるかに少ない量で放射線障害が生じると予想されるため、化学毒性のみでプルトニウムの毒性を論ずることはできない[9][10]。

プルトニウムは、「人類が初めて作り出した放射性核種」であり、プルトニウムアルファ線を放出すること、比放射能が高いこと、体内での代謝挙動にあることから「かつて人類が遭遇した物質のうちでも最高の毒性」を持つと主張する人もいた[11][12]。しかしながら、アルファ線は強いエネルギーを持つものの透過能力がなく、紙1枚や数cmの空気層で止められるために外部被曝することはない。アルファ線によるホルミシス効果からラジウム温泉が好んで入浴されている。比放射能については半減期が短いほど強くなり、239プルトニウム半減期:2万4千年)は235ウラン(半減期:7億年)や238ウラン(半減期:45億年)[12]と比べて半減期が短いことから比放射能は高いと主張するが、131ヨウ素(半減期:8.1日)や137セシウム半減期:30年)といった他の核分裂由来の一般的な放射性物質と比較しても非常に低い比放射能である。半減期の長い239プルトニウムを摂取しても、長くて100年の寿命である人間が受ける放射線は、239プルトニウムの0.3%程度である(131ヨウ素なら全量が崩壊)。

  • 体内摂取の経路と排出

プルトニウムを嚥下し消化管に入った場合、そのおよそ0.05%程度が吸収され、残りは排泄される[13]。プルトニウムはほとんど吸収されないが、微量のプルトニウムは骨と肝臓にほぼ半々の割合で蓄積され、体外へは排出されにくい。生物学的半減期はウランやラジウムと比べても非常に長く、骨と肝臓でそれぞれ20年と50年である。放射線による有害さは核種や同位体によらずラジウム等の全てのアルファ線を出す放射線物質と同じである。

最も重要な取り込み経路は、空気中に粒子状になったプルトニウムの吸入である。気道から吸入された微粒子は、大部分が気道の粘液によって食道へ送り出されるが、残り(4分の1程度)が肺に沈着する。沈着した粒子は肺に留まるか、胸のリンパ節に取り込まれるか、あるいは血管を経由して骨と肝臓に沈着する[14]。そのため、他のα線β線放射物質による内部被曝と同様に、IARCより発癌性があると (Type1) 勧告されている。また、動物実験では発癌性が認められているが、人においてはプルトニウムが原因で発癌したと科学的に判断された例はまだない[10]。国際放射線防護委員会が定める線量係数 (Sv/Bq) では、239プルトニウムの経口摂取で2.5×10-7、吸入摂取で1.2×10-4と定められ、131ヨウ素(経口摂取:2.2×10-8)や137セシウム(経口摂取:1.3×10-8)よりも1Bq当たりの人への影響が大きいと想定されている[15]。

原発 緊急情報(32) プルトニウムの毒性武田邦彦、中部大学
http://takedanet.com/2011/03/32_f654.htmlhttp://takedanet.com/
以下の記事では化学的事実に加え、過激な反原発派の陥りがちな問題点について述べているところが興味深い。
以下引用:

  • 今回の福島原発では、1号機、2号機、4号機が通常のウラン燃料を使っています。ウラン燃料というのはウラン235を核爆発させるもので、多くの原子炉で使われているものです。

これに対して3号炉は、プルトニウムという元素を燃料に使っています。これはウラン235を核爆発させますとプルトニウムはできますので、それを回収して再度、燃料として使うのです。
つまり、普通のウラン235の燃料の時には4.5%程度のウラン235の純度で燃料として使うのですが、プルトニウムは9%程度で使用します。
また少しややこしいのですが、ウラン235燃やすとプルトニウムができます。お役目が終わって燃料を取り出すときにはある程度のプルトニウムを含んでいます。
ところで、プルトニウムがなぜ問題かというと、一つにはプルトニウムというのは自然界にはない元素でウラン235の核爆発で作られます。第2番目はプルトニウムには非常に強い毒性があるという考えられていることです。
大震災と福島原発の事故の後なので、これまで話を控えていましたが、広島の原爆がウラン235、長崎の原爆がプルトニウムでした。

中略

このようなわたくしの判断は今までも機会のあるときに、話してきましたが、それに対して、主に原発反対派の人から強い反論があります。それはプルトニウムの毒性は特別で「角砂糖5ヶで日本人が全滅する」と言われます。わたくしは責任ある立場でしたから、事実を調べるために、随分文献を読んでみましたが、このような毒性を見つけることはできませんでした。
科学的事実に賛成派も反対派もないのですが、この件についてはわたくしは「推進派」と同じ考えです。繰り返しますが、科学的事実には推進派も反対派もありません。ただ国民の健康だけを考えて判断する必要があります。
それなのに、「プルトニウムの毒性」という問題を、科学ではなく思想の問題に置き換えてしまうことが、これまでこの問題がハッキリしなかった原因です