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原発から出る使用済み核燃料などの「核のゴミ」処理問題は、日本のエネルギー政策の根底に横たわる難題。ここに来て、その解決を模索する動きが出て来た
「核のゴミ」処理問題を解決!?原発に一石投じたベンチャーの正体
http://diamond.jp/articles/-/142890
2017.9.21 嶋矢志郎：ジャーナリスト ダイヤモンド・オンライン
「トイレなきマンション」の
トイレ役を買って出た企業とは？
原発から出る使用済み核燃料など、いわゆる「核のゴミ」処理問題は、今の軽水炉型の原子力発電では技術上、原理的に解決できないまま、先送りされている致命的な難題である。その難題を解決する新技術を独自に考案・開発して、近く実用化へ向けた実証試験に入るというベンチャー企業が出てきた。
この新技術とは、新しい核エネルギーである次世代のトリウム熔融塩炉の特性を存分に活かした「RinR」(Reacter in Reacter／炉の中の炉)というミニチュア炉だ。熔融塩炉が「核のゴミ」を完全に燃焼し、消滅するという。研究試験炉とはいえ、処理工程を既存の軽水炉で実施・立証できる点が最大の特徴で、世界で初めての挑戦である。
その実証試験に臨む企業とは、政府系でもなければ、電力会社系でもない。実は、TTS（株式会社トリウムテックソリューション／本社・町田市／代表取締役社長・古川雅章）という街の独立系の研究開発型ベンチャー企業である。ミニチュア炉の試験を経て、最終的にはトリウム熔融塩炉による「核のゴミ」処理を目指している。
これまでの研究開発に投じてきた経営資源は、純粋な自前の知財、協力企業から学んだものづくりの開発力、街の篤志家による必要資金の浄財（寄付）が全てであり、公的な支援や助成を受けたことはないに等しい。そんなベンチャーが国際的な難題を解決する新技術の実証試験まで漕ぎ着けたことは、小兵による自力の快挙と言え、国内外に波紋を広げそうである。
これまでの原発事業は創業以来、致命的な難題である「核のゴミ」処理問題を解決できないまま先送りしていることから、「トイレなきマンション」と揶揄されてきた。新技術の「RinR」はこのトイレの役回りを引き受けて、懸案の難題を技術上、原理的に解決する熔融塩炉を実用化して、原発にイノベーションを起こそうとする取り組みだ。
日本では東日本大震災以降、「脱原発」が取沙汰されているが、現在のエネルギー事情を考えると背に腹は代えられない事情もある。地球人口の推計値がアジア、アフリカ圏を中心に90億人に及ぶ今世紀の後半以降にほぼ確実に顕在化する爆発的なエネルギー需要に備えていくには、経済効率が最も優れている核エネルギーの積極的な活用なしには、対応できないと言われている。
理論上、核物質はわずか1グラムで石油1トンと同じ、つまり百万倍のエネルギーを放出する究極のエネルギー源である。それを考えると、今後原発を「重要なベースロード電源」として活用していく国・地域が増えてきた場合、「原発の安全」宣言が必須となる。このたびの新技術である「RinR」が実験に成功すれば、今の原発が宿命的に抱え込んできた、有害で、危険で、不安で、安心できない、といった負のイメージも併せて払拭できるだろう。
TTSとはいったいどんな企業なのか。同社が最終的に実現を目指す「トリウム熔融塩炉」とはどんな技術であり、果たして次代の日本のエネルギー政策を担う存在になり得るのか。その可能性を検証したい。
総崩れの再処理国家プロジェクト
「地層処分」は最終処分場になり得るか？
まず、「核のゴミ」処理問題の現状を見てみよう。「核のゴミ」とは、原子炉で燃焼した使用済み燃料そのものと、使用済み燃料からの再処理でウランとプルトニウムを分離した残りの成分の総称であり、原子炉で生成された放射性物質のほとんどすべてを含む有毒物質のことである。
放射性物質には、放射能の含有量により、高レベルの放射性廃棄物と低レベルの放射性廃棄物がある。高レベルの超ウラン元素を含む場合は100万年に及ぶ管理が必要となるなど、その取り扱いや再処理が技術上、原理的に極めて難題で、原発開発から70年超を経てもなお解決への道筋がついていない。
高レベルの放射性廃棄物の取り扱いや再処理については、政府が自ら大型プロジェクトを次々と立ち上げてきたが、いずれも技術的・経済的な厚い壁に阻まれ、行き詰まっている。青森県六ケ所村の核燃料サイクル施設をはじめ、MOX（混合酸化物)燃料計画や余剰プルトニウムを消化するプルサーマル計画の相次ぐ挫折、高速増殖炉「もんじゅ」の廃炉など、総崩れの観がある。
経済産業省が7月末に発表した地下へ埋設する「地層処分」は、究極の最終処分法であるが、廃棄物は放射線が強いため、ガラス固化体にして、半永久的に埋設する必要がある。処分場は地下300メートル超の深い地層に建設する。総工事費3.7兆円を投じて、総延長200キロメートルの坑道を掘り、ガラス固化体にした廃棄物4万本以上を埋設する。施設は法定調査だけで約20年、操業から廃棄物を埋め終えるまでにさらに50年以上を要するという。こんな厄介な廃棄物の捨て場を受け容れる自治体は果たして現れるのか。
低レベルの方はどうか。放射能の含有量は低いが、種々雑多で量が多い。大抵は発電所内でドラム缶に詰め込まれ、野積み状態となる。焼却などで減量はしているが、それでも全国でドラム缶約60万本、その他の施設分も含めると約100万本が野積み状態のままで、最終処分を待っている。
第4世代の本命と言われる
トリウム熔融塩炉は本当に安全か？
そんな「核のゴミ」を生み出し続ける原子炉の実情はどうなっているのか。原子炉には技術進化に伴う世代の違いがある。世界で今稼働中の原子炉は、全機が軽水炉の第2、第3世代型で、3.11で事故を起こした福島第1原発の原子炉は第2世代の初期のものである。
足もとの主役は第3プラス世代が中心で、世界の目はすでに第4世代に移っている。第4世代の主な課題は、（1）核兵器への転用防止、（2）安全性の確保、（3）経済性の向上の3点である。前述したトリウム熔融塩炉は（1）（2）（3）がともに優れている点で第4世代の本命であり、特に（2）は技術上、原理的に安全性が最も高いと言われている。
軽水炉とトリウム熔融塩炉では、どこがどう違うのか。1つには使う鉱物資源がウランかトリウムか、2つには核燃料体が固体燃料か液体燃料か、3つには燃料棒を使うか使わないか、といった違いがある。ウランとトリウムは、ともに放射性天然元素で核燃料になるが、ウランはプルトニウムを生み出し、トリウムは生み出さないという違いがある。
核燃料体が固体か液体かの違いは、決定的である。固体燃料はウランを使うため、炉心構造が複雑で、燃料体の製作から輸送、炉への装荷、差し替え、放射能の冷却、再輸送、再処理、再生製造など、複雑・多様な作業工程が必要となる。その運転、保守の手間暇も煩わしい。これに対し、液体燃料は炉心構造が単純で、固体燃料で必要となる作業工程の大部分は不要である。液体燃料はポンプでの遠隔操作も可能で、濃度調整も容易である。運転、保守の操作も簡単で、大幅に小型化できるため、経済効率も改善する。
燃料棒を必要とするか否かの違いも大きい。固体燃料では炉内の核分裂で大量に発生する放射性不活性ガスが充満し、除去が難しく、燃料棒が中性子を吸収することによる損失が大きい。このため、核燃料の再生率が悪く、平均50％がやっとである。これに対し、液体燃料は除去効果に優れ、中性子を吸収する燃料棒も存在しないため、核燃料の再生率が100％に及ぶ。
では、トリウム熔融塩炉が技術上、原理的に安全と言われるのはなぜか。液体燃料は初めから燃料を熔融して運転するため、燃料の溶融事故が起こらず、メルトダウン（炉心融解）も発生しないからだ。固体燃料は膨大に発生する熱を水で冷やして取り出す必要があるが、液体燃料では熔融塩そのものが循環して熱を運ぶ。液体燃料では水も使わないため、水蒸気爆発も起こらないし、水素が発生する余地もないため水素爆発も考えられない。
万が一、液体熔融塩炉のポンプ用電源が失われた場合は、どうなるか。原子炉の下に設置してあるフリーズバルブという弁が高温になると溶けて、自動的に開き、液体化した燃料が落下して、下のドレインタンクに溜まる。溜まった燃料の崩壊熱は、外気の自然循環で除去される。タンクから燃料が溢れ出ても、熔融塩はほとんど蒸発せずに凍る。放射性物質はこの凍った塩に閉じ込められるため、炉外に漏れることもなければ、発電所の周辺に飛び散ることもない。
しかし、欠点として指摘される点もある。核燃料が炉外を循環する際に、配管や機器類の内壁に放射性物質が沈着することがある。これには悪影響が広がらないうちに、設計上の配慮をすることが重要である。最大の難問は、核燃料液体による容器壁材料の腐食である。核燃料液体の開発は古く、大部分はこの腐食問題が解決できずに撤退しているが、唯一成功しているのが熔融塩炉なので、トリウム熔融塩炉では課題の解決が待たれる。
強いガンマ線を出すことも弱点であるが、これはトリウムからできる核物質ウラン233が出すため、取り扱いにはロボットによる遠隔操作を必要とする。ただこれは、核兵器への転用防止には好都合で、むしろ原子炉の内部の問題ではなく、外部の問題であるとも言える。
核のゴミを出さず小型化も可能
トリウム熔融塩炉の特性
改めて整理すると、トリウム熔融塩炉の特性には、一般に次の諸点がある。
（1）トリウムを燃料としているため、自らはプルトニウムをはじめ、超ウラン元素のような、危険な「核のゴミ」をほとんど出さない。
（2）したがって、核兵器への転用は不可能で、核不拡散と平和利用に向いている。
（3）技術上、原理的に安全性が確保できる(上記参照)。
（4）他の電源に比べて、電力が原理的に安く作れる。既存の発電コストに比べて、大幅に安くなる。TTSの目標は、3円/kWｈに設定されている。
（5）熔融塩炉が液体燃料炉であるため、プルトニウムなど超ウラン元素の燃焼、消滅が容易である。
（6）既存の軽水炉が排出する「核のゴミ」を燃焼、消滅、処理できる。
（7）軽水炉の負の遺産である余剰プルトニウムの燃焼、消滅も可能で、国際的に疑われている処分問題も解決できる。
（8）基本的に安全で、小型化が容易であるため、消費立地が可能となる。既存の発電立地に伴う送配電ロスが大幅に節約できる。例えば、自社ビルの屋上や地下室に発電プラントを設置して、送配電ロスをゼロ化することも夢ではない。
前述のTTSがカザフスタンで実施する実証試験では、このうちの(4)と(8)を除く全項目において、熔融塩炉が「核のゴミ」を燃焼、消滅して、処理できるかという安全性のチェックが行われる。
TTSによると、2018年春からカザフスタンの国立核物理研究所で研究開発用原子炉による照射試験に入り、実用化へ向けた実証データの収集・解析を重ねながら、ビジネス展開に乗り出す計画である。
トリウム熔融塩炉の技術基盤はもともと、1960年代に米オークリッジ国立研究所が開発した実験炉「MSRE」で確立しており、65〜69年末の約4年間にわたって無事故運転を続けた実績もあるが、冷戦下の76年に至って米政府から突然の開発中止命令を受けた経緯がある。軽水炉は原爆の原料となるプルトニウムを生み出すが、トリウム熔融塩炉は生み出さず、軍事的に価値がないとして、本格開発への道を閉ざされたのである。
したがって、今の原発は米国の軍産複合体の副産物と言え「核のゴミ」処理問題は未解決のまま後回しにされてきた。初めから「トイレなきマンション」と揶揄されてきた所以である。
国内唯一のトリウム炉開発ベンチャー
TTSとはどんな企業なのか？
それでは、この「トイレ役」となる先端技術の開発を買って出たTTSに焦点を当ててみよう。TTSとはどんな企業なのか。トリウム熔融塩炉の基本設計者として国際的に知られる故古川和男（1927-2011）博士が創立した、日本で唯一のトリウム熔融塩炉の研究開発会社だ。現在の古川雅章社長は故古川博士の実弟である。故古川博士がライフワークとして半生を捧げながら、叶えることができなかったトリウム熔融塩炉による「安全な原発」の実用化とその普及、啓発を介して、「新しい核エネルギーが地球と人類の危機を救う！」とする遠大な夢とロマンも併せて継承している後継者である。
「核のゴミを出さず、環境にも優しい、安価なエネルギーさえあれば、水や食糧は作れる。貧困も救える。格差も是正できる。地球と人類の危機もやがて救える」というのが古川兄弟の経営理念である。
事業内容は、原子炉用熔融塩液体燃料の開発、熔融塩液体燃料を使ったプルトニウム・マイナーアクチニドの消滅技術の開発、熔融塩液体燃料を使った超小型原子炉の開発、そしてトリウム熔融塩炉の開発で、出力が5万キロワットから15万キロワットまでの開発である。
TTS社長が明かした
「世界に誇れる」3つの要素技術
このTTS、将来的にトリウム熔融塩炉の開発を実現し、「核のゴミ」処理問題を解決できるポテンシャルを秘めているのだろうか。
古川社長によると、TTSが国際的にも先行していると自負するトリウム熔融塩炉の要素技術は、3つあるという。1つには、故古川博士が1985年に発表したトリウム熔融塩炉「FUJI(不二)」の設計データである。トリウム熔融塩炉の研究開発にとって必須の標準仕様として今も世界が認めている知財である。
2つには、熔融塩液体燃料を使ったプルトニウム燃焼・消滅技術である。これは、2002年に「液体核燃料を用いたプルトニウム消滅核反応炉」として特許を登録済みである。
そして3つには、今の研究スタッフが独自に考案し、開発してきた新発見・新発明で、熔融塩液体燃料容器「RinR」に関する基本技術である。これは、軽水炉の固体燃料集合体の一部を「RinR」に置き換えて使うこともできるニッケル合金製の金属容器で、「熔融塩原子燃料モジュール」として特許を出願中である。
古川社長が語る「RinR」の主な特徴は、次の通りである。
（1）認可取得が短期間で得られる。プラントとしての新しい原子炉を開発する場合、認可取得に10年以上を要するが、「RinR」の場合は新しい燃料体の開発であるため、認可取得が短期間で済む。
（2）燃料体でありながら、ミニチュア原子炉としての機能を備えている。このため、中性子照射の下で、熔融塩と金属材料との共存性の試験や熔融塩燃料に各種の核物質を溶かした核化学処理の試験もできる。
（3）核化学反応炉としての機能も備えている。このため、「RinR」を既存の試験用原子炉に設置して使うことにより、熔融塩液体燃料を使った核物質の処理に関する基礎データを、目的別に得ることができる。
成算はあるか？
余剰プルトニウムの殲滅作戦
TTSの事業計画によると、ビジネス展開はさしあたり試験用原子炉による熔融塩液体燃料の照射試験を請け負う受託事業から出発して、熔融塩液体燃料を使って、プルトニウムを燃焼、消滅させる技術開発事業とその実験、太陽電池が使えない宇宙探査機用の5キロワット級の超小型トリウム熔融塩炉の開発事業に取り組む予定である。いずれも2017〜2018年の実行計画で、世界に先駆けた熔融塩液体燃料を使ったトリウム熔融塩炉のビジネス展開となる。
プルトニウムの燃焼・消滅実験は、日本を含め国際社会で増え続ける余剰プルトニウムの殲滅作戦に乗り出すための準備であり、宇宙探査機用の超小型トリウム炉の研究開発では、今特許出願を手続中だ。それぞれ前人未到の技術課題に取り組んでいる。TTSが手始めに、熔融塩液体燃料の照射試験の受託事業から手掛けるのは、次のような理由からである。
1つには、ベンチャー企業でも取り組める専門分野であること。原子力分野の機器や資材は納入に際し、厳しい品質保証が求められる。その点、熔融塩燃料・資材などを試験用原子炉で照射試験して、その結果を報告する受託事業であれば、TTSでも行うことができる。
2つには、独自に考案・開発した「RinR」に収益力が期待できること。熔融塩炉の研究開発は、国際的に加速している。熔融塩炉に使う熔融塩は自由に選べるが、熔融塩の原子炉照射試験のデータはオークリッジ米国立研究所で使われたフリーベ以外はないに等しい。TTSは「RinR」で世界に先駆けて照射試験の経験と知見を修得できるため、国内外の研究機関などからの受託事業には収益力が期待できる。
3つには、TTSの熔融塩燃料照射試験方式の世界標準化を目指すこと。熔融塩の試験用原子炉による照射試験は、世界でもまだ聞かれていない。TTSは世界に先駆けて熔融塩及び熔融塩燃料の照射試験を実施するため、試験方法をはじめ、使用する試験用熔融塩容器（リグ）を含め、修得した経験と知見をTTS方式として確立、世界の標準化を狙う。
「核のゴミ」処理問題に
一石を投じたチャレンジの行方
もしも「RinR」が実用化され、熔融塩炉による「核のゴミ」処理が進むと、どのような効果やメリットが期待できるのか。直接的には、地球上から「核のゴミ」が減っていき、いずれ消滅していくことになる。熔融塩炉は「核のゴミ」を原子炉内で繰り返し循環させながら、完全に燃焼させて、いわばゼロエミッションを実現するため、使用済み核燃料の再処理工場も要らなければ、地下に埋設する「地層処分」も要らなくなる。
その他にもメリットは考えらえる。
今後も原発を稼働し続ける場合、経済効率が大幅に改善する。「核のゴミ」を原子炉内で完全燃焼するまで、いわば燃料サイクルを続けるため、燃料コストが大幅に節減できる。試算によると、再処理コストが化学処理コストだけで済むため、少なくとも4分の1以下になる。
また、環境に優しく、原発に対する安全・安心のイメージを醸成する。有害な「核のゴミ」を原子炉内で完全燃焼させて、炉外へ排出することなく、消滅させる。ごくわずかに出る低レベルの放射性廃棄物は、半減期がごく短いため、原子炉の敷地内に保管して、無害化する。こうして原子炉の敷地の外に出る「核のゴミ」をゼロ化する。
うまくいけば、今の原発が直面している喫緊の難題がこのようにして一気に解決へ向かうことが期待できるのだ。
「核のゴミ」処理の最終処分場が地下へ埋設する「地層処分」で、今のところはそれが頼みの綱とは、知恵のない話である。それも、仮に受け容れ先が決まってから法定の調査を経て、「核のゴミ」を埋め終えるまでに70年以上を要するという。埋設した「核のゴミ」はそれからさらに10万年もの半永久的な管理を要するとは、責任が負えない無責任な話である。開けてはならないパンドラの箱を開けてしまった罪深さである。
「核のゴミ処理問題は、次の世代に先送りすることなく、今の私たちの世代で解決すべきです」とは、故古川博士の口癖であった。実験がうまく行くかどうかは未知数だが、日本のベンチャー企業が原発政策に一石を投じたチャレンジの行方を注意深く見守りたい。
（ジャーナリスト 嶋矢志郎）
「核のゴミ」処理問題を解決!?原発に一石投じたベンチャーの正体 | ＤＯＬ特別レポート | ダイヤモンド・オンライン https://t.co/H7Vp3KqGVZ
― 壊王ＦＸ 激始動 (@kaioudono) 2017年9月20日
科学的見地や理念は素晴らしいのだが、原子力ムラという既得権益が絡んで発展を妨げているのが現状だしなぁ・・・
「核のゴミ」処理問題を解決!?原発に一石投じたベンチャーの正体 | ＤＯＬ特別レポート | ダイヤモンド・オンライン https://t.co/u4fdLcJznuトリウム溶融円炉には放射線物質が配管路を循環するので、管路が傷むと言う弱点があるという事だ。
― ナショナルキッド (@NationalKid2) 2017年9月21日
本当に、実証実験成功したら、核のゴミの処理が出来るようになるね〜
― 北の果ての駐屯兵団の責任者 (@strikeflanker) 2017年9月21日
「核のゴミ」処理問題を解決!?原発に一石投じたベンチャーの正体 #SmartNews https://t.co/Dym7j9TvFZ
トリウム熔融塩炉の実用化に日本のベンチャーが取り組んでいる。「正体」で露悪的な記事かと早合点してしまった。
― K N (@newport8865) 2017年9月21日
「核のゴミ」処理問題を解決!?原発に一石投じたベンチャーの正体 | ＤＯＬ特別レポート | ダイヤモンド・オンライン https://t.co/cvbnEu1GGx
反原発の方々はデモばっかりしてないで、こういう核廃棄処理を担うベンチャーとかに投資したらどうかな
― いつきち (@itsukichi3328) 2017年9月21日
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「核のゴミ」処理問題を解決!?原発に一石投じたベンチャーの正体（ダイヤモンド・オンライン）トリウム溶融塩炉への期待は以前からあるけどホンマにできるのか？？ https://t.co/NuIPtoR5W0
― 5103s (@5103s) 2017年9月21日
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