「核のゴミ」について

核のごみ処分場の適地ない

「核のごみ」とは、原発から出た使用済み核燃料を再処理した後に残る高レベル放射性廃棄物。政府と大手電力会社はこの高レベル放射性廃棄物をガラス固化し、地盤が安定した地下300メートル以深の地層に埋め、数万年以上にわたり管理する最終処分計画を目指している。
 しかし「火山国・地震国と言われ、地殻変動が活発な日本で10万年の間、核のごみを地下に安全に埋設できる場所はあるのか。日本列島で今後10万年間、地震の影響を受けない安定した場所を選定することは不可能だ」

長崎県対馬市では地元の建設業団体などが文献調査を受け入れるよう求めたが、市長は23年9月、「市民の合意形成が十分でない」として、受け入れを拒否した。

原発の核廃棄物

ウラン 235 原子核 に熱中性子が吸収されて次ような核分裂が起きたとする。
U 92 235 +n Ba 56 141 + Kr 36 92 +3n  ……(1)

中性子の質量、およびそれぞれの原子核を持つ中性原子の質量は

Mn= 1.0087 [u] M U 92 235 =235.0439 [u] M Ba 56 141 =140.9139 [u] M Kr 36 92 =91.8973 [u]
であるから、(1) 式の左辺は

U 92 235 +n= 235.0439amu+ 1.0087 [u] = 236.0526 [u]
右辺は

Ba 56 141 + Kr 36 92 +3n = 140.9139+ 91.8973+ 3× 1.0087  [u] = 235.8373 [u]
したがって、(1) の質量欠損は 0.2153 [u] である。

ところで、統一原子質量単位 1 [u] は C12 の中性原子の質量の 1/12 である。
C12 の 1 [mol] は 12 [g] 1 [mol] は 6.022×1023  個の粒子で構成される
したがって、
1 [u]= 12×10-3 12×6.022×1023 = 1.6605×10-27 [kg]
統一原子質量単位に相当するエネルギーは
1 [u]·c2= 1.6605×10-27× 2.9979× 108 2 = 1.4924×10-10[J] = 1.4924×10-10 1.6022× 10-19 [eV] = 931.47[MeV] ∵ 1[eV]= 1.6022× 10-19 [J]

(1) の質量欠損は 0.2153 [u] であるから、
1.4924×10-10 [J]×0.2153=3.2131×10-11 [J]
原子 1 個が核分裂によって放出するエネルギーは  3.2131×10-11 [J]  ……(2)

さて、100万 kW の原子炉 1 基を運転するために必要な U235 の質量を考えてみよう。
アボガドロ数 6.022×1023 個の粒子で構成される U235 が 235g だから,グラムあたりの原子数は
6.022×1023 ÷235=2.563×1021
U235 1グラム のエネルギーは
3.2131×10-11×2.563×1021 = 8.234×1010 [J]
1 W を 1 秒間出すエネルギーが 1 J (ジュール) であるから, 原子炉一基分 100万KW =109 W を1年間出し続けるエネルギーは
109×365×24×60×60=3.1536×1016 [J]
1 基の原子炉を 1 年間運転するために必要な U235 の質量は.
3.1536×1016 ÷ 8.234×1010 =3.83×105 [g]
原発における熱から電気への変換効率は約 33 % であるから
3.83×105×3 =1.149×106 [g]
要するに 100万 kW の原子炉 1 基では一日約 3 kg,年に約 1 トンのU235 を燃やす.

「 たとえば、100万kWの電力をつくりだしたいと考えたとします。原発を使った場合、100万kWの電力を生み出す原発を1年間運転したとすると、そのために必要な燃料は21トンです。原発で使われる燃料はウランですが、天然ウランでは濃度が足りないため、濃縮させたウラン(濃縮ウラン)を使用します。」 (資源エネルギー庁(原発のコストを考える)https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/tokushu/nuclear/nuclearcost.html)
天然ウラン鉱石のウラン235含有率はわずか0.7%程度しかなく、このままでは原子力発電の燃料として使用することはできません。原子力発電所で使用するために、これを3~5%にまで濃縮する必要があります。これをウラン濃縮といいます。(日本原燃 https://www.jnfl.co.jp/ja/business/about/uran/summary/)
一日に換算すると 57.5kg である。
ところで、広島の原爆の場合140ポンド(約63.5 kg)爆弾であるから、毎日広島原爆並みの「死の灰」が蓄積されていることになる。