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原子燃料サイクルとプルトニウム利用

原子燃料サイクルとプルトニウム利用(プルサーマル)

原子燃料サイクル

原子力発電の使用済燃料には,新たに生まれたプルトニウムや再利用可能なウランが残っており,これを回収して再び燃料として利用することが可能です。使用済燃料をリサイクルして利用する一連の流れを「原子燃料サイクル」といいます。
再処理によって自らの技術力でエネルギー資源を確保することができる原子燃料サイクルは,資源小国である日本にとって資源の有効利用の点から有意義です。

<原子燃料サイクル>

図 原子燃料サイクル

電力会社が中心となって設立した日本原燃(株)は,青森県六ヶ所村で原子燃料サイクルの事業を進めています。

原子燃料サイクル施設位置図

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プルトニウム利用

プルサーマル

日本の原子力政策は,現時点で最も確実なプルトニウムの利用方法であるプルサーマルを着実に推進することとしています。

<ウラン燃料の燃焼による変化>

図 ウラン燃料の燃焼による変化

使用済燃料から再処理して取り出したプルトニウムを,ウランと混ぜて混合酸化物燃料(MOX燃料)をつくり,現在の原子力発電所で利用することを「プルサーマル」といいます。プルサーマルは現在,安全面でも経済面でも,最も確実なプルトニウムの利用方法です。

<ウラン燃料とMOX燃料の比較>

図 ウラン燃料とMOX燃料の比較

すでに役立っているプルトニウム

原子力発電所で使われているウラン燃料の中には,運転中にプルトニウムに変わるものがあり,そのプルトニウムの一部が核分裂するときに発生する熱が発電に役立っています。

<プルトニウムの誕生と核分裂>

図 プルトニウムの誕生と核分裂

ウラン燃料だけを使用した場合でも,原子力発電から得られるエネルギーのうち約30%はプルトニウムによるものです。
MOX燃料を1/3程度使用した場合には,燃料の中に最初からプルトニウムが入っているため,プルトニウムによる発電の割合は約50%になります。

<ウラン炉心とMOX炉心の発電割合>

図 ウラン炉心とMOX炉心の発電割合

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利用実績

MOX燃料は,世界では1960年代から使用されています。また,日本国内の原子力発電所においてもプルサーマルの実施例があります。

MOX燃料の安全性

MOX燃料とウラン燃料では,その特性に多少の差があります。しかし,原子炉の中でのMOX燃料の特性・挙動はウラン燃料と大きな差はなく,MOX燃料の使用割合が1/3程度までの範囲であれば,現在と同じ安全設計・評価手法を使うことが可能であることが原子力安全委員会によって確認されています。
さらに,MOX燃料を使用する場合は,事前に許可申請を行い,国による厳正な審査によって,安全性の確認を受けます。

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