核融合が脚光を浴びてるでつ。
次世代の発電方法である核融合発電の研究が活発になっているでつ。
研究開発は国を中心に数十年にわたって地道に続けられてきたでつが、脱炭素技術への投資意欲の高まりで
スタートアップに巨額の資金が集まっているでつ。
スタートアップが掲げる2030年代の発電実証が可能なのかが今後の焦点。
官民両輪で開発加速してるでつ。
核融合発電は原子の核同士をくっつけたときに発生する莫大なエネルギーを発電などに利用する技術。
核融合の反応は1932年に発見。
80年代から国際協力のもとで発電の実現に向けて研究が進められてきたでつ。
国際協力では磁場を使って核融合反応を制御するトカマク型の核融合炉が採用。
日米欧などは共同で、国際熱核融合実験炉を2007年から建設。
ITERは核融合反応の長時間制御を目指す実験装置で、日本ではITERの成果を基にした原型炉を建設し、
50年ごろの発電実証を目指しているでつ。
核融合反応は、太陽が光輝きエネルギーを放射している原理。
現在の核融合研究では、燃料として水素の同位体である重水素と三重水素を用いるでつ。
核融合炉では、この重水素とトリチウムの原子核を融合させる際に生じるエネルギーを利用して発電を行うでつ。
核融合炉からも放射性廃棄物は出るでつ。
だけど、発電所の敷地内で管理することで放射能は短い時間で減衰し、廃棄物を減らすことができるみたい。
ウランなどの核分裂反応では、核分裂でできる元素そのものに、高レベルや長寿命の放射性元素が含まれるでつ。
これは核分裂反応の宿命。
これに対して核融合では、反応で直接発生するのはヘリウムと中性子のみ。
この中性子は、できるだけリチウムに吸収させて燃料である三重水素を増殖するのに使うでつ。
このとき、中性子がリチウムに吸収される前に周辺の材料に吸収されると、放射性元素になることがあるでつ。
すなわち、周辺の材料が何かによって、発生する放射性元素の種類も、その量も変わるでつ。
それゆえ、核融合による放射性廃棄物を減らすため、工夫を凝らすでつ。
核融合用の材料である低放射化フェライト鋼は、放射性廃棄物を減らすことができる材料。
核融合からは核分裂で言うところの使用済核燃料からの高レベル廃棄物に分類されるような廃棄物は出ないとのこと。
ただし、ベータ線やガンマ線を出す放射性廃棄物は、低放射化フェライト鋼を使用した場合でも発生。
ただし、その放射能は速やかに減衰。
どんな放射能も時間と共に減少するでつが、この場合は特に速い。
核融合炉からの廃棄物の毒性は100年で100万分の1に減衰するでつ。
これに対して核分裂反応による原子力発電からの廃棄物の毒性は、発生初期で核融合より数百倍高い上に、そこから数百分の1になるのに100年、
数千分の1になるには1万年かかるから、減衰を待つならば、1万年以上の期間が必要という計算。
これに比べれば、核融合廃棄物の減衰は非常に早い。
それでも100年も待つのかとなるけど、それはもっともな話。
そこは残念だけど、100年は待たねばならないでつ。
人類はさまざまなものを100年程度は管理。
古いビルやダムなどは、100年以上使用され続けてるでつ。
次に100年待ったあとの放射性廃棄物の量は、中性子線の強さは、遮蔽物の厚さが10cm増すごとに一桁ずつ減っていくでつ。
たった10cm厚みを増やすだけで、その外側の廃棄物の放射化は1/10になるわけでつ。
核融合炉は、このことを利用して、なるべく放射性廃棄物の量を減らすように設計。
廃棄物の放射性レベルには基準限界値があって、それ以下であれば、本来は放射性廃棄物として扱わなくてよいけど、
現実の運用では、核施設から出てきた廃棄物は、放射能があってもなくても、低レベルの放射性廃棄物として扱うでつ。
基準限界値以下の材料が一般廃棄物としては捨てられないでつ。
それでも、核融合炉の材料としてならば、再使用することができるでつ。
このような運用であれば基準限界値以下の廃棄物2万3000トンは核融合材料に再利用することで、処分すべき放射性廃棄物は、
低レベル廃棄物が1000トン程度、高ベータ・ガンマ廃棄物が4500トン程度となるでつ。
この廃棄物量を、核分裂による軽水炉と比較すると同規模の出力がある軽水炉では、低レベル廃棄物は1000～2000トン程度、
高ベータ・ガンマ廃棄物はわずかに100～200トン程度。
すなわち、低レベル廃棄物は核融合と軽水炉は同程度ながら、高ベータ・ガンマ廃棄物は、核融合炉の方が非常に多いでつ。
これは、炉が大きくならざるを得ないという核融合炉の弱点。
ただし、軽水炉では、100万キロワットの場合で年間20トンの使用済み核燃料が発生し、それが処分費用が高額な高レベル廃棄物。
これが無いことは核融合の強みであり、放射性廃棄物の総処分費用は、核融合は軽水炉に比べて10分の1以下になるでつ。
なお、核融合との比較がなされているわけではないでつが、参考までに、軽水炉の核燃料サイクル費用は1キロワットアワーあたり1.7円と試算。
実験炉ITERは、材料への中性子照射量が実用炉より一桁以上低いでつ。
そのためITERは普通のステンレス鋼で作ることができるでつ。
普通のステンレス鋼は低放射化フェライト鋼よりも放射化されやすいため、中性子照射量は実用炉より一桁以上も少ないにも関わらず、ITERの放射性廃棄物は、
上記の実用炉と同程度発生する可能性があるでつ。
ITERはあくまでも１度きりの実験のためのものだから参考。
そしてITERについても、2035年頃に基礎実験段階の目標エネルギー増倍率10を達成した後、その後の工学実験段階に備えて、
内部の構造物をすべて入れ替える計画になっているでつ。
その時に、原型炉に使うはずの低放射化フェライト鋼や他の先進材料に交換することで、廃棄物量をもっと減らせるでつ。
核融合からも放射性廃棄物は出るでつが、高レベル廃棄物が出ないという利点があるので、廃棄物の処理費用は、軽水炉に比べれば格段に少なくなるでつ。
今後もさらに改善する余地があるでつ。
材料の改良や、運用中にブランケットを新型に交換をするなどの方法があり、検討が続いているでつ。
まぁ～あくまで計算上だけど、果たしてってとこはあるけど、更新時とかは１００年単位。
こりを短いかどうかだけど、放射能を含んだ機器や廃棄物の処理については、まだまだ楽観的だなぁ～
そこが完全にクリアできないと今の原子力発電と同じ轍を踏むことになるでつ。
次世代の発電方法である核融合発電の研究が活発になっているでつ。
研究開発は国を中心に数十年にわたって地道に続けられてきたでつが、脱炭素技術への投資意欲の高まりで
スタートアップに巨額の資金が集まっているでつ。
スタートアップが掲げる2030年代の発電実証が可能なのかが今後の焦点。
官民両輪で開発加速してるでつ。
核融合発電は原子の核同士をくっつけたときに発生する莫大なエネルギーを発電などに利用する技術。
核融合の反応は1932年に発見。
80年代から国際協力のもとで発電の実現に向けて研究が進められてきたでつ。
国際協力では磁場を使って核融合反応を制御するトカマク型の核融合炉が採用。
日米欧などは共同で、国際熱核融合実験炉を2007年から建設。
ITERは核融合反応の長時間制御を目指す実験装置で、日本ではITERの成果を基にした原型炉を建設し、
50年ごろの発電実証を目指しているでつ。
核融合反応は、太陽が光輝きエネルギーを放射している原理。
現在の核融合研究では、燃料として水素の同位体である重水素と三重水素を用いるでつ。
核融合炉では、この重水素とトリチウムの原子核を融合させる際に生じるエネルギーを利用して発電を行うでつ。
核融合炉からも放射性廃棄物は出るでつ。
だけど、発電所の敷地内で管理することで放射能は短い時間で減衰し、廃棄物を減らすことができるみたい。
ウランなどの核分裂反応では、核分裂でできる元素そのものに、高レベルや長寿命の放射性元素が含まれるでつ。
これは核分裂反応の宿命。
これに対して核融合では、反応で直接発生するのはヘリウムと中性子のみ。
この中性子は、できるだけリチウムに吸収させて燃料である三重水素を増殖するのに使うでつ。
このとき、中性子がリチウムに吸収される前に周辺の材料に吸収されると、放射性元素になることがあるでつ。
すなわち、周辺の材料が何かによって、発生する放射性元素の種類も、その量も変わるでつ。
それゆえ、核融合による放射性廃棄物を減らすため、工夫を凝らすでつ。
核融合用の材料である低放射化フェライト鋼は、放射性廃棄物を減らすことができる材料。
核融合からは核分裂で言うところの使用済核燃料からの高レベル廃棄物に分類されるような廃棄物は出ないとのこと。
ただし、ベータ線やガンマ線を出す放射性廃棄物は、低放射化フェライト鋼を使用した場合でも発生。
ただし、その放射能は速やかに減衰。
どんな放射能も時間と共に減少するでつが、この場合は特に速い。
核融合炉からの廃棄物の毒性は100年で100万分の1に減衰するでつ。
これに対して核分裂反応による原子力発電からの廃棄物の毒性は、発生初期で核融合より数百倍高い上に、そこから数百分の1になるのに100年、
数千分の1になるには1万年かかるから、減衰を待つならば、1万年以上の期間が必要という計算。
これに比べれば、核融合廃棄物の減衰は非常に早い。
それでも100年も待つのかとなるけど、それはもっともな話。
そこは残念だけど、100年は待たねばならないでつ。
人類はさまざまなものを100年程度は管理。
古いビルやダムなどは、100年以上使用され続けてるでつ。
次に100年待ったあとの放射性廃棄物の量は、中性子線の強さは、遮蔽物の厚さが10cm増すごとに一桁ずつ減っていくでつ。
たった10cm厚みを増やすだけで、その外側の廃棄物の放射化は1/10になるわけでつ。
核融合炉は、このことを利用して、なるべく放射性廃棄物の量を減らすように設計。
廃棄物の放射性レベルには基準限界値があって、それ以下であれば、本来は放射性廃棄物として扱わなくてよいけど、
現実の運用では、核施設から出てきた廃棄物は、放射能があってもなくても、低レベルの放射性廃棄物として扱うでつ。
基準限界値以下の材料が一般廃棄物としては捨てられないでつ。
それでも、核融合炉の材料としてならば、再使用することができるでつ。
このような運用であれば基準限界値以下の廃棄物2万3000トンは核融合材料に再利用することで、処分すべき放射性廃棄物は、
低レベル廃棄物が1000トン程度、高ベータ・ガンマ廃棄物が4500トン程度となるでつ。
この廃棄物量を、核分裂による軽水炉と比較すると同規模の出力がある軽水炉では、低レベル廃棄物は1000～2000トン程度、
高ベータ・ガンマ廃棄物はわずかに100～200トン程度。
すなわち、低レベル廃棄物は核融合と軽水炉は同程度ながら、高ベータ・ガンマ廃棄物は、核融合炉の方が非常に多いでつ。
これは、炉が大きくならざるを得ないという核融合炉の弱点。
ただし、軽水炉では、100万キロワットの場合で年間20トンの使用済み核燃料が発生し、それが処分費用が高額な高レベル廃棄物。
これが無いことは核融合の強みであり、放射性廃棄物の総処分費用は、核融合は軽水炉に比べて10分の1以下になるでつ。
なお、核融合との比較がなされているわけではないでつが、参考までに、軽水炉の核燃料サイクル費用は1キロワットアワーあたり1.7円と試算。
実験炉ITERは、材料への中性子照射量が実用炉より一桁以上低いでつ。
そのためITERは普通のステンレス鋼で作ることができるでつ。
普通のステンレス鋼は低放射化フェライト鋼よりも放射化されやすいため、中性子照射量は実用炉より一桁以上も少ないにも関わらず、ITERの放射性廃棄物は、
上記の実用炉と同程度発生する可能性があるでつ。
ITERはあくまでも１度きりの実験のためのものだから参考。
そしてITERについても、2035年頃に基礎実験段階の目標エネルギー増倍率10を達成した後、その後の工学実験段階に備えて、
内部の構造物をすべて入れ替える計画になっているでつ。
その時に、原型炉に使うはずの低放射化フェライト鋼や他の先進材料に交換することで、廃棄物量をもっと減らせるでつ。
核融合からも放射性廃棄物は出るでつが、高レベル廃棄物が出ないという利点があるので、廃棄物の処理費用は、軽水炉に比べれば格段に少なくなるでつ。
今後もさらに改善する余地があるでつ。
材料の改良や、運用中にブランケットを新型に交換をするなどの方法があり、検討が続いているでつ。
まぁ～あくまで計算上だけど、果たしてってとこはあるけど、更新時とかは１００年単位。
こりを短いかどうかだけど、放射能を含んだ機器や廃棄物の処理については、まだまだ楽観的だなぁ～
そこが完全にクリアできないと今の原子力発電と同じ轍を踏むことになるでつ。
