原発の高レベル放射性廃棄物のガラス固化体

Question

原発の高レベル放射性廃棄物のガラス固化体は強い放射線を出し、これを水に入れると、沸騰することになりますよね？この湯は、有害ですか？固化体をうまく使って有害ではない湯を作ることはできないのですか？もしできたら、廃棄物の固化体が有効活用でき、一石二鳥ですよね。

sandaba · Accepted Answer

仰っていることは定性的には正しいんですが、定量的経済的にはおそらく誤りです。

結局のところ、高レベル放射性廃棄物とは核燃料の燃え残りの成れの果てです。石油や石炭と違って、核燃料の「燃焼」はきれいに燃え尽きるわけじゃありません。核燃料は原発の中でお湯を沸かすのに使われる、しかし時間が経つとへたってきて発熱量が落ちてくる、そしたらお払い箱になります。

お払い箱になった核燃料がどのくらい役に立つか、放射能漏洩を防ぐための大掛かりな設備をしつらえてお湯作るのが経済的に見合うのかという問題です。

そういう熱源だったら火力発電所とかごみ焼却場とか、なんならデータセンターとか、より利用しやすそうなものがたくさんあります。もちろん一部は実際に利用されています。

将来的に、何か新技術が開発されて高レベル放射性廃棄物の熱を安全かつ効率的に利用できるようになる可能性はあるかもしれませんが。今のところは無理そうに思います。

＞直接放射線を受けた水は循環水にして、熱交換により湯を作れば、安全な湯を作れそうに思います。

原発の温排水がまさにそれで、周囲の海水より温度が高いので魚がよく釣れる、釣りが趣味の人達にとってはよく知られた話です。

他にも利用されているという話が以下に書かれています。
https://atomica.jaea.go.jp/data/detail/dat_detail_01-04-03-02.html

satoumasaru · Answer

No１さんのおっしゃるとおりです。
これって、そのまま加圧水型原子炉の原理なんですよ。
（厳罰には他に沸騰水型原子炉もあります）

燃料棒を最初に冷やし熱をとる一次冷却水では非常に強い放射能をもちます。ですからこれが外にでると大変ですので、この原子炉と第一次冷却水の回路は厳重な遮蔽がされています。この第一次冷却水から、熱交換器で第二次冷却水に熱を交換させ、それでタービンをまわすというものです。

質問者さんがおっしゃっておられることと同じ原理です。違うのは、ガラス固化体か燃料棒かということです。

ただ効果的に熱をとるためには、なるべく細い細管の方が必要なのです。
たとえば、燃料棒は原発の燃料を熱伝導率が高いジルコニウムの被覆を含め外径が11㎜ほどです。これをまとめて燃料体にして、その間を第一次冷却水で冷やしているのですね。

付言すればこの水がなくなれば燃料体はとけて、いわゆるメルトダウンと言われる状態になり、あまりの高温のため原子炉の底を溶かしてしまいます。いまの福島原発の状況です。

ところが使用済燃料では高レベルの放射能が発生するために、そんに細く化工などできません。ガラス固化体では400㎜程度であり、これでは効率的に第一次冷却水に熱をとることは不可能なのですよ。しかもガラス固化体では200度ぐらいの温度しかありません。

それに第二次冷却水は本来安全なはずなのですが、熱交換器の不良により第一冷却水の水が第二次冷却水にもれるという事故もあります。

冷却水漏れの大事故発生　美浜原発、不惑を超えて（2）
https://www.nikkei.com/article/DGXLASHC18023_Y4A910C1960E00/

ですので、そこまでのリスクを覚悟してやるには割にあわないですね、

angkor_h · Answer

貴女のご意見が、原発の原理です。
廃棄物のガラス固体化は、この反応が終えた後に行います。

仰っていることは定性的には正しいんですが、定量的経済的にはおそらく誤りです。