ガラス固化体

ガラス固化体とは

ガラス固化体は、高レベル放射性廃棄物をガラスと共に融解し、特製のステンレスキャニスターに封入・固化したものです。これは核燃料サイクルにおける最終工程であり、地層処分のための最終的な梱包・処理形態として位置付けられています。国内外における放射性廃棄物の処理において、これ以降の加工処理は行われません。

概要

日本では使用済み核燃料を再処理する方針を採用していますが、このプロセスでは高レベルの放射性廃液が生成されます。一方、アメリカなど再処理を行わず直接処分に至る国々では、使用済み核燃料がそのまま高レベル放射性廃棄物として扱われます。再処理工場では、まずこの放射性廃液を濃縮し、ガラス成分を加えて溶融します。それをステンレス製キャニスターに注入し、固化させてガラス固化体を形成します。

完成したガラス固化体は、非常に高い放射能を持ち、高熱を発するため、製造後は30年から50年の冷却期間が設けられています。キャニスターの構造は、一般的なドラム缶よりも肉厚で、腐食に対する耐久性を持たせています。日本原燃の六ヶ所再処理工場で製造されるものは、直径約43cm、高さ134cm、総重量約500kg、容量170リットルです。

放射能の特性

ガラス固化体の放射能は、製造直後が非常に高く、平均で4x10^15 Bqに達します。100年後には放射能が1/10になると予測されており、1000年後や1万年後も徐々に減衰していく見込みです。詳細な経時変化を考慮すると、数万年後にはウラン鉱石と同等のレベルに達するとされています。

製造直後のガラス固化体の表面線量は非常に高く、人体に有害な影響を及ぼすと推定されています。影響を抑えるためには、厚さ1.5メートルのコンクリート壁で隔離する必要があります。また、地層処分においては、オーバーパックに収納し、さらに厚さのある金属容器で保護します。

高温状態と冷却

ガラス固化体は内部で長期間にわたり放射性崩壊が進行し、その発熱量は製造直後は約2300Wに達します。これは電気コンロ約4台分に相当し、固化体の表面温度は200℃以上になります。このため、地層処分には数十年の冷却が必要です。

発生量と処分

2011年時点で、日本では使用済み核燃料の大半が再処理待ちの状態にあります。資源エネルギー庁は、過去のデータを基にガラス固化体の発生予測を立てており、処理能力が成熟するにつれ処分費用が減少する仕組みです。2030年には約7万本のガラス固化体が必要と見込まれています。

輸送と国際的な取り組み

ガラス固化体の輸送には、放射能遮蔽だけでなく、火災や落下による衝撃、腐食に対する備えも考慮された専用の容器が使用されます。国際的には、中国でもガラス固化体の処理技術が進められています。

ガラス固化体は、高レベル放射性廃棄物に対する安全で確実な処理方法として、今後ますます重要な役割を果たすことになるでしょう。

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