（２）ウランとプルトニウム

六ヶ所村（２）

E=mc2というアインシュタインの相対性理論が示しているように、質量とエネルギーは相互転換可能です。原子核が分裂する際に、質量の一部がエネルギーに転化します。原子力発電は、ウランやプルトニウムの核分裂を利用します。

ウランには、ウラン２３５とウラン２３８という２種類の同位体があります。このうち、核分裂を起こすのは、ウラン２３５です。しかし、自然界にはウラン２３５は０．７％しか存在せず、残りの９９．３％は核分裂を起こさないウラン２３８です。

「軽水型」と呼ばれる原子炉では、ウラン２３５が多く含まれる「濃縮ウラン」が燃料として使用されます。これは、ウラン２３５の比率を３～４％まで高めたものです。濃縮作業の過程で、ウラン２３５の比率が自然界の０．７％より低いウラン部分が副産物として発生しますが、これを「劣化ウラン」といいます。砲弾に用いると貫通力が強いので、対戦車砲弾などに使われます。湾岸戦争や最近のイラク戦争では劣化ウラン弾が大量に使われました。

ウラン２３５が核分裂する際に中性子が放出され、その中性子がウラン２３５に当たると、そのウラン２３５も核分裂を起こし、中性子を発生します。次々と起こる核分裂を連鎖反応といいます。それが一気に進むと原爆ですが、中性子をコントロールして徐々に核分裂を起こさせるのが原子炉です。

原爆の場合は、ウラン２３５の純度を１００％近くに高めてあります。原爆と原子力発電では、ウラン２３５の純度がまったく違います。

核分裂を起こさないウラン２３８に中性子が当たると、何段階かの変化をへて、プルトニウムという物質ができますが、これは核分裂を起こします。これも原爆や原子力発電の原料になります。

自然界にはウラン２３５は少なく、ウラン２３８のほうが圧倒的に多いので、ウラン２３５だけを使っていては、ウラン資源がすぐに枯渇します。そこで、ウラン２３８から生まれたプルトニウムも原子力発電に利用することが考えられました。ちなみに、現在、世界に存在する核兵器の大部分は、プルトニウムが利用されています。

再処理の目的は、いったん使用した核燃料の中から、燃え残りのプルトニウムを抽出し、それを核燃料として再利用することです。プルトニウムを核燃料として利用するためには、現在の技術では、それをウラン２３５に混ぜてＭＯＸという材料にし、それを「燃やし」ます。これを「プルサーマル」といいます。