原子力

質問

原子力について質問します。
(1)使用済み核燃料を廃棄する際にガラスを中に入れて処分するのは何故か？
(2)実際に発電所ではウランペレットをどのようにして核分裂をスタートさせるか？仮に一つのウランペレットが分裂し始めた場合、近くにあるペレットも連鎖して核分裂を引き起こすのか？
回答お願いします。

回答No.5

noname#66248 · ベストアンサー

（1）使用済み核燃料には多量の放射性物質（核分裂生成物といわれるもの）を含んでいます。
使用済み燃料を再処理して、残りの燃料の U-235を回収し、原子炉内で出来た Pu-239、Pu-241
を抽出しますが、そのとき核分裂生成物を処理し、安全に処分できるようにするため、ガラス
と混ぜて固化します。ステンレスの容器に入れ、地中深くに埋めて処分した後、長期間の間に
地下水と接することがあっても核分裂生成物が溶け出さないようにするために、ガラスと混ぜて
固化する（ガラス固化）するのです。ガラスは、長期間安定な状態を保てる物質だからです。
（2）原子炉内には、核分裂反応を起こす中性子を発生させる中性子源が入れてあり、それが
原子炉を起動する（核分裂を開始させる）引き金になります。具体的には、原子炉を停止させて
おくために原子炉内に挿入されている制御棒を、核分裂反応の度合いを監視しながら抜いて
いきます。核分裂反応が起こると、同時に中性子が放出され、それが近傍の燃料に吸収され、
その場所で核分裂反応が起こります。一回の核分裂反応で2～3個の中性子が出ますが、
定常運転では、その内の1～2個が無駄な吸収（核分裂反応を起こさない吸収）か原子炉外に
漏れ、1個だけが次の反応に使われ、原子炉で発生する熱が一定になるよう、制御するのです。

補足

詳しい説明本当にありがとうございます。
（１）で質問なんですが、地層処分を行う場合、ただ、穴を掘るだけで、地下水などの流入を防ぐために周りをコンクリートで覆うなどの処理は行われないんですか？

回答No.7

noname#66248

#5です。
ガラス固化体は地下に埋めるとき、周囲をベントナイト（一種の粘土で水と接触すると
非常に大きく膨張し、水を寄せ付けなくなり、ガラス内に閉じ込められた放射性物質は
非常に溶け出し難くなる）で覆い、コンクリート製の坑道に収められます。
概念については
http://www.rwmc.or.jp/disposal/high-level/2-1.html
を参照されると良いでしょう。

補足

お礼が遅れてすいません。回答ありがとうございました。

回答No.6

shiara

No.4です。
核分裂が止まるというのは、連鎖反応が止まるということです。ウラン自体は何も変わりませんが、燃料が溶融するなどして形状が変わると、中性子が当たる確率が小さくなり、連鎖反応が続かなくなります。

お礼

お礼が遅れてすいませんでした。回答ありがとうございました。

回答No.4

shiara

一定容量に規定値以上のウラン２３５が存在すると加速度的な分裂が起きます。原子炉内で制御されずにこの反応が続くと、燃料が膨張、あるいは溶融してしまい、一定容量に規定値以上のウラン２３５が存在しなくなります。このため、臨界を維持することができなくなり、核燃料が燃え尽きる前に核分裂が止まります。

補足

回答ありがとうございます。核分裂が止まるというのは、臨海状態の核分裂の連鎖反応がとまるってことですよね？もしくは、ウランが核分裂を起こさなくなるということですか？

回答No.3

debukuro

スタートさせる必要はありません
時たま起こる核分裂がウラン２３５の密度が高くなると連続して起こるようになるだけです
このようにして起こる反応を「核分裂の連鎖反応」と言います
数年前の「JCO」の事故はバケツに濃縮ウランを入れ過ぎて「ウラン核分裂の連鎖反応」を起こさせたことが原因です
「バケツ型原子炉」：世界初、空前絶後
原子炉なんてものはあほにでも作れるのです
問題は安全に管理できるかどうかです

お礼

JCOの裏マニュアル、ひどいですよね。回答ありがとうございました。

回答No.2

k99

１）使用済み核燃料を廃棄するだけなら、ガラス固化は必要ありません。そのまんま遮蔽して安定地層に埋設してしまえばOK。アメリカはこのスタイルです。あそこは無駄に砂漠がありますからね。
　ガラス固化が必要なのは、核燃料を再処理して、一部を燃料として再利用、利用できない部分を処分するときです。
　この再処理という過程は化学処理で、燃料を酸で溶かして行います。このためゴミ部分は液体になってしまうんですね。このために、ガラスとまぜまぜして”固体”にする必要があるわけです。

補足

回答ありがとうございました。ガラスと混ぜるのは固化のためだったんですね。ちょっと気になったんですが、核燃料を再処理する過程で、燃料を酸で溶かすということで、再利用できない廃棄物はより危険になるんでしょうか？

回答No.1

tetsumyi

ウラン２３５はいつも核分裂しています。
一定容量に規定値以上のウラン２３５が存在すると加速度的な分裂が起きますがこれを臨界と言います。
原子炉では中性子を吸収する制御棒を出し入れすることで核分裂の制御をしています。
制御棒の制御ができない故障が発生すると、チェルノブイリのように核燃料が燃え尽きるまでどうしようもない大事故となります。
これが原子炉建設に反対する理由です。

補足

すいません、追加で質問させてください。チェルノブイリでは燃えている発電所に向かって上から消化剤か何かを撒いていたのを見たんですが、核分裂を起こしているウランに効果はあるのでしょうか？また核燃料が燃え尽きるという表現で気になったんですが、これは核分裂がし終わって安全な物質に変わったということでしょうか？。