資料3-1東京工業大学における核不拡散・核セキュリティに関する研究と　人材育成（パワーポイント資料）（東京工業大学説明資料）

東京工業大学における

核不拡散・核セキュリティに関する

研究と人材育成

東京工業大学

グローバル原子力安全・

セキュリティ・エージェント教育院

齊藤正樹

1 科学技術・学術審議会研究計画・評価分科会原子力科学技術委員会 核不拡散・核セキュリティ作業部会 （平成28年6月23日） 資料3－1

報告内容

１．平和と持続的発展に向けた軍事転用困難なプルトニウムの研究

（１）プルトニウムの核拡散抵抗性 （２）マイナーアクチニドは核のゴミですか？ （３） 「もんじゅ」について （４）核不拡散体制強化の課題と提言 （５） まとめ

２．グローバル原子力安全・セキュリティ・エージェント養成

（１）プログラムの背景と目的 （２）教育プログラムの概要 （３）産官学連携による指導 （４）原子力安全・セキュリティ・保障措置／核不拡散分野における人材育成の 課題と提言

2

１．平和と持続的発展に向けた軍事転用困難

なプルトニウムの研究

「要旨」  使用済み燃料に含まれるマイナーアクチニド（MA）を軽水炉のウラン燃 料や高速増殖炉のブランケット燃料に少量添加すると、燃料中に核兵器 転用困難な238_{Puの同位体割合を増加させ、高い核拡散抵抗性を有する}

プルトニウムを生成(Protected Plutonium Production：PPP（P3_{）)すること}

が可能である。  現在、厄介な「核のゴミ」として扱われているMAは決して「ゴミ」ではなく、 将来の人間社会の平和と繁栄を支える貴重な「宝」である。  P3_{科学技術は、核不拡散の「多重障壁」の１つの「物質障壁」における「} 同位体組成」に着目し、その同位体組成を核反応によって制御し、この 障壁を強固にして核拡散抵抗性を強くする科学技術であり、「プルトニウ ムの場合は、この障壁を破ることは極めて困難である」。 3

１．平和と持続的発展に向けた軍事転用困難

なプルトニウムの研究

「要旨」（つづき）  科学技術は人類に多くの貢献をもたらした。しかし、20世紀の科学技術 は人類を抹消する可能性のある「核兵器」を生んだ。科学技術の進歩に は、それを「正しく制御するメカニズム（人類のための正しい政治）」が必 要である。21世紀に生まれたP3_{科学技術は、人類のための正しい政治と} 連携して、「核兵器なき世界」の実現に向け大きく寄与することが期待さ れる。  「もんじゅ」は、余剰プルトニウムを効率的に燃やしながら（Pu Eater）、か つ、核拡散抵抗性の高い軍事転用困難なプルトニウムを増殖する(Pu Breeder)核不拡散上極めて重要な技術の実証に向けた「国際研究開発 拠点」として再構築し、将来のエネルギー安全保障のみならず、「原子力 の平和利用と核不拡散の両立」の観点からも、人類史上初めての挑戦 を、国は高い志を持って、揺るぎなく進めるべきである。 4

（１）プルトニウムの核拡散抵抗性

 原子力の平和利用を地球規模で円滑に進めて行くためには、核不拡散 に向けた国際的条約などの政治（外交）活動は当然重要であるが、これ らは、基本的には国際的な信頼に基づく約束ごとであって、本質的な意 味における核不拡散の問題の解決策ではない。  国際的な破壊行為をする集団（国際テロ）や“ならず者国家”に対しては 限界がある。より本質的に重要なのは、使用する核物質そのもの自身が 、核拡散に対して固有の強い防護特性（核拡散抵抗性）を有することで あり、平和目的の利用には有効に使えるが、軍事的には転用が非常に 困難な核物質に変換することである。 5

Ｐｕ同位体の自発核分裂中性子と崩壊熱

崩壊熱 (W/kg)

自発核分裂中性子数 (n/g･s)

2.6E+3 2.0E-2 1.7E+3 9.1E+2 5.0E-2 Pu: 238 239 240 241 242 570 3.2 7.1 1.92 2.6E+3 2.0E-2 1.7E+3 9.1E+2 5.0E-2 Pu: 238 239 240 241 242 570 3.2 7.1 1.92

Sources Currently Used for Assessment

of Proliferation Resistant Properties for

Plutonium

IAEAInformation Circular

(Unofficial electronic edition)

INFCIRC/153 (Corrected) June 1972 GENERAL Distr. Original: ENGLISH

The Structure and Content of Agreements Between the Agency and States Required in Connection with the Treaty on

the Non-Proliferation of Nuclear Weapons

PART II

EXEMPTIONS FROM SAFEGUARDS

The Agreement should provide that the Agency shall, at the request of the State, exempt nuclear material from safeguards, as follows:

• Special fissionable material, when it is used in gram quantities or less as a sensing component in instruments;

• nuclear material, when it is used in non-nuclear activities in accordance with paragraph 13 above, if such nuclear material is recoverable;

• Plutonium with an isotopic concentration of plutonium-238 exceeding 80%.

ウラン 新燃料 使用済み燃料

原子力発電所からの使用済み燃料

(33GWd/tHM, 3 年冷却) PWR

FP

235 3.3%

U

238

Pu

MA

235 0.8% Fresh fuel 1,000 kg 9.0 kg 0.93 kg 34.9 kg 33 GWd/tHM 239 240 241 242 238 Np-237 Cm-245 0.09% 56.93% Am-243 _13.56% 1.46% 54.73% 26.22% 11.51% 6.08% Am-241 26.26% Am-242m 0.07% Cm-243 0.03% Cm-244 3.02%

U

238 33GWd/tHM _{（核反応エネルギー）}

1E-3 1E-2 1E-1 1E+0 1E+1 0 10 20 30 40 50 Burnup (GWd/tHM) H M f ra c ti o n ( % ) 235 U 239 Pu 238 Pu 242 Pu 241 Pu 240 Pu

軽水炉におけるＰｕの生成挙動

9

（２）マイナーアクチニドは核のゴミですか？

 ２０世紀においては「核のゴミ」として取り

扱われてきた。

 ２１世紀では「貴重な宝」である。

 その理由は？

Main transformation chain

核反応チェーン（ＰＷＲ型軽水炉）

軽水炉におけるPu の生成挙動の比較

1E-3 1E-2 1E-1 1E+0 1E+1 0 10 20 30 40 50 Burnup (GWd/tHM) H M f ra c ti o n ( % ) 235_U 239_Pu 238_Pu 242_Pu 241_Pu 240_Pu 0 0.5 1 1.5 2 0 15 30 45 60 75 Burnup (GWd/tHM) H M fr a c ti o n (% ) 237 Np 239_Pu 238_Pu 242_Pu 241_Pu 240_Pu (5% 濃縮ウラン酸化物） (10% 濃縮ウラン酸化物+2%Np)

核拡散抵抗性の高いＰｕを増殖する高速増殖炉サイクル

再処理 (RU,PPu, MA) 炉心 燃料製造 （炉心） 燃料製造 （ブランケット） (U, PPu) U, MA ブランケット 高速増殖炉 RU: 回収ウラン PPu: 核拡散抵抗性の高い Pu MA: マイナーアクチニド RU, MA 劣化ウラン 劣化ウラン RU, PPu U, PPu,MA, 13 核拡散抵抗性の高い 余剰Puの貯蔵 (PPu)

Protected Plutonium Production (P

3

)の定義

(God) (Human being)

n + NU --

239

Pu

238

_--

_MA

_{+ n}

(Fuel

Production

) (Fuel

Protection

)

<<Nuclear Harmonization>>

(240)

n FP FP MA Pu238 “従来のプロジェクト”

目的

•核廃棄物の低減 (MA : 核廃棄物) •核不拡散 (ＭＡ：２３８_{Ｐｕ等の親物質} ) •高い燃焼度（長寿命炉心） (ＭＡ：可燃性毒物) •核廃棄物（？）の有効利用 (MA : 貴重な宝)

従来の核変換（消滅）との違い

Pu239 Ｕ238 MA n n

“PPPプロジェクト” Protected Pu

の生成

15

(Fuel Protection)

Ｐ

3

技術に基づく核拡散抵抗性の高い原子力システム

将来の原子

力システム

長寿命

原子炉

ウラン

資源

核廃棄物？

(Np, Am, Cm)

Protected Pu

Production (P

3

)

239

_Pu

₊

238

_Pu

世界の新し

い市場開拓

238

_U

239

_Pu

有効利用

(Fuel Production)

MA

238

Pu,

240

Pu,

242

Pu

16

Ｐ

３

メカニズムの原子炉による検証

このＰ

３

_{メカニズムを、中性子エネルギース}

ペクトルの異なる国内外の２種類の研究

炉（JAEAの高速実験炉「常陽」と米国アイ

ダホ国立研究所の熱中性子研究炉

「ATR(Advanced Test Reactor)」で実証した。

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 2 4 6 8 10 12

Total neutron fluences (10

n/m

26 2

)

Rela

tive

amoun

t

of

237

Np an

d

238

Pu

Np-237 (core) Np-237 (reflecto) Pu-238 (core) Pu-238 (reflector) Fuel stack region Reflector region 237

Np (fuel stack region)

237

Np (reflector region)

238

Pu (fuel stack region)

238

Pu (reflector region)

Ｐ

３

メカニズムの高速実験炉

『核拡散抵抗性の高いプルトニウム生成』原理確認実験を

米国アイダホ国立研究所 Advanced Test Reactor (ATR)炉で実施

文部科学省「革新的原子力システム技術開発」公募事業 「強い核拡散抵抗性を有するPuを生成する革新的原子炉技術開発」 (平成15年度～平成19年度) (写真提供：米国アイダホ国立研究所） ATR 原子炉内部 ATR 施設外観 _{ATR 原子炉概略図} 19

Sample Irradiation Tests in ATR・PIE (INL)

Sample Holder

Np/U Ratio about 3 levels Samples for Irradiation about 20 Samples for un-irradiated about 6 Irradiation Parameter about 3 levels

(dimensions ; in inches) ATR Core ：Irradiation Hole S p e c i m e n f o r I r r a d i a t i o n

0 5000 10000 15000 20000 25000 0 50 100 150 200 250 300 350 EFPD C o n c e n tr a ti o n 　 (μ g / g H M in iti a l) Pu238-10%L(PIE) Pu238-10%S(PIE) Pu239-10%L(PIE) Pu239-10%S(PIE) Pu238-10%L(Cal) Pu238-10%S(Cal) Pu239-10%L(Cal) Pu239-10%S(Cal) Pu238 C4 10% L Pu238 F4 10% L Pu238 G1 10% S Pu238 F1 10% S Pu239 C4 10% L Pu239 F4 10% L Pu239 G1 10% S Pu239 F1 10% S

Np 10%-Sample Pu238 & Pu239

Pu238 Pu239 S Pu239 L

Ｎｐの添加の違いによるＰｕ239とＰｕ２３８生成の比較

0 5000 10000 15000 20000 25000 0 50 100 150 200 250 300 350 EFPD C o n c e n tr a ti o n 　 (μ g / g H M in iti a l) Pu238-5%L(PIE) Pu238-5%S(PIE) Pu239-5%L(PIE) Pu239-5%S(PIE) Pu238-5%L(Cal) Pu238-5%S(Cal) Pu239-5%L(Cal) Pu239-5%S(Cal) Pu238 D4 5% L Pu238 E4 5% L Pu238 E1 5% S Pu239 D4 5% L Pu239 E4 5% L Pu239 E1 5% S

Np 5%-Sample Pu238 & Pu239

Pu239 S Pu239 L Pu238 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 50 100 150 200 250 300 350 EFPD C o n c e n tr a ti o n 　 (μ g / g H M in iti a l) Pu238-2%L(PIE) Pu238-2%S(PIE) Pu239-2%L(PIE) Pu239-2%S(PIE) Pu238-2%L(Cal) Pu238-2%S(Cal) Pu239-2%L(Cal) Pu239-2%S(Cal) Pu238 F3 2% L Pu238 D3 2% S Pu238 F2 2% S Pu239 F3 2% L Pu239 D3 2% S Pu239 F2 2% S

Np 2% Sample Pu238 & Pu239

Pu239 S

Pu239 L

Pu238

Np 2添加 Np 5%添加 Np 10%添加

（３） 「もんじゅ」について

高速増殖炉のビジョン（研究開発目標）の見直し

原点に戻って、今後の高速増殖炉のビジョンを徹底的に見直すべきであ る。閉鎖的な議論ではなく、国民も含めて国全体でもう一度議論すること が重要である。透明性を高めて情報公開を徹底し、広く国民に意見を求 め、国の政策に反映すべきである。 その際に考慮すべき点を以下述べる。 ① 将来の高速増殖炉システムの安全性と経済性の実証 ② 長期的なエネルギー安全保障の確立（核燃料の自給（燃料の増殖とサ イクルの確立）） ③ 地球環境保全（核変換による核廃棄物の減容と毒性の低減の実証） ④ 原子力の平和利用と核不拡散の両立の実証 （余剰プルトニウムの効率的な燃焼（Pu Eater）と核拡散抵抗性の高い軍 事転用困難なプルトニウムの増殖（Pu Eater）） 23

（４）核不拡散体制強化の課題と提言

１）核不拡散における「多重障壁」とＰ

３

_科学技術

 P

3

_{科学技術は、核不拡散の「多重障壁」の１つの「物質障壁」}

における「同位体組成」に着目し、その同位体組成を核反応

によって制御し、この障壁を強固にして核拡散抵抗性を強く

する科学技術であり、「プルトニウムの場合は、この障壁を破

ることは極めて困難である」。

 さらに、技術障壁や外在的処置と組み合わせて、国家（ホス

ト国家）による、核兵器もしくは核爆発装置の取得を意図して

行う核物質の転用や未申告生産、技術の不正用を防ぐ、「強

い核拡散抵抗性を有する新しい原子力科学技術政策」を、

世界に先駆けて推進すべきである。

25

核拡散抵抗性の多重障壁

( 深層防護：Defense in Depth）

物質障壁 (Material Barriers) PPPは同位体障壁！ 技術障壁 (Technical Barriers) 外在的(制度的）障壁

（４）核不拡散体制強化の課題と提言

２）「核兵器なき世界」の実現に向けて

 「核兵器なき世界」の実現に向けた核不拡散の課題は、科学

技術的な側面と政治的な側面があり、その目標を達成する

ためには、「両者の密接な連携が不可欠」である。しかし、残

念ながら、現状は両者間のコミュニケーションが極めて不足

している。

 今後は、政治（外交）と科学技術とが密に連携した包括的

外交戦略で、「原子力の平和利用と核不拡散の両立」に向け

、さらには「核兵器なき世界」の実現に向け、我が国は国際

社会のイニシアチブをとって、進むべきである。

27

「原子力平和利用と核不拡散の両立」に向けた

包括的戦略（科学技術力＋政治（外交）力）

科

学

技

術

力

政

治

力

「国家による脅威」 （核物質の転用、未申告生産、 原子力施設の不正使用) 「非国家主体による脅威」 （核物質の盗取、妨害破壊行為等）

「核兵器の

ない世界」

ハード パワー パワー ソフト 核拡散抵抗性 物理的防護 28

（４）核不拡散体制強化の課題と提言

２）「核兵器なき世界」の実現に向けて（続き）

 科学技術は人類に多くの貢献をもたらした。しかし、20世紀

の科学技術は人類を抹消する可能性のある「核兵器」を生

んだ。

 科学技術の進歩には、「それを正しく制御するメカニズム（人

類のための正しい政治）」が必要である。

 21世紀に生まれたP

3

科学技術は、人類のための正しい政治

と連携して、「核兵器なき世界」の実現に向け大きく寄与する

ことを期待する。

29

ＩＡＥＡの年報（ 2006年版）

 2回のＩＡＥＡ諮問会議  東工大でＩＡＥＡと共催で

Ｐ

３

_{に関する国際科学技術フォーラム}

３１

２．グローバル原子力安全・セキュリティ・

エージェント養成

「要旨」  東京工業大学は、文部科学省の支援により「人類の生存基盤を脅かす 核拡散、核テロ、大規模な原子力災害や緊急被ばく問題等のグローバ ルな原子力危機」の分野において、国際的リーダーとして活躍する人材 を育成することを目的として、修士・博士一貫学位プログラムである博士 課程教育リーディングプログラム「グローバル原子力安全・セキュリティ・ エージェント養成」を平成23年度より実施している。  この教育プログラムは、深い専門性はもとより、幅広い社会性や国際性 、更に豊かな人間性を養い、時代の流れを俯瞰しながら「高い志を持っ て、人々のために、社会のために、世界のために、貢献するリーダーを 育成する」ことを教育目標として、原子力を専門とする学生の中から厳選 された学生が、グローバル・トップリーダーを目指して、博士の学位を修 得する「学位プログラム」である。 32

プログラムの背景（１）

①石油資源の枯渇、新興国のエネルギー消費量の爆発的増加 ⇒ エネルギーの長期安定確保は喫緊の課題 ・多くの国が原子力導入と自然エネルギー開発を進めている。 ②2001年9月11日、米国で大規模国際テロ発生 ・原子力発電所も国際テロのターゲットとなっていた。 ③2008年7月、G8洞爺湖サミット開催 原子力3S（Safety（安全）、Security（核セキュリティ（核テロ対策））、 Safeguards（核不拡散・保証措置））の重要性が議論される。 ⇒ 我が国が、3Sのイニシアチィブをとることを宣言 ④2010年4月、ワシントンで核セキュリティ・サミット開催 ⇒我が国が、世界の核セキュリティ強化のための支援センターを設置す ることを表明

⑤2011年3月11日、東日本大震災発生

福島第一原子力発電所の苛酷事故（大規模原子力災害）が発生

プログラムの背景（２）

福島第一原子力発電所での津波と水素爆発

【プログラム全体の目的】

「人類の生存基盤を脅かす核拡散、核テロ、大

規模な原子力災害や緊急被ばく問題等のグロー

バルな原子力危機」（原子力安全・セキュリティ

分野）における諸課題を解決し、平和で安全・安

心な生活を保障する人間社会の構築を目的とし

て、高い国際交渉能力を有し、国内外の原子力

関連の産官学界で国際的リーダーとして活躍す

る人材「グローバル原子力安全・セキュリティ・エ

ージェント」を養成する。

37

テキサスA&M大学(Disaster City)での

放射性物質回収実習

（４）原子力安全・セキュリティ・保障措置／核不拡散

分野における人材育成の課題と提言

 原子力安全、核セキュリティ、保障措置／核不拡散に関する専門知識を 有する人材の確保・育成は我が国の原子力政策を確実に推進するため の根幹である。  中央省庁、地方自治体、さらに関連する産業界は、原子力安全、核セキ ュリティ、保障措置／核不拡散分野の人材育成を、大学等と密接に連携 して、戦略的、効率的、効果的に実施することが望ましい。  原子力安全・核セキュリティ・保障措置／核不拡散の分野における職員 のスキルアップ、キャリアーアップ制度の整備のみならず、職員の国内の 関連機関への派遣や留学、また、研修などを通じて資格取得の機会を付 与し、将来有望な人材育成を戦略的に進めるべきである。 45

 特に、核セキュリティ文化（核テロ対策）に関する認識は、我が国の社会 全体を通じて、非常に薄い。従って、十分な人材が育っていないのが現 状である。東京オリンピックを目の前に迎えるに際して、その人材育成は 緊急の重要な課題である。また、サイバーセキュリティ分野の研究と人 材が非常に不足している。サイバーセキュリティ強化のための対応が急 務である。  原子力災害時の緊急対応については、海上保安庁、警察庁、消防庁な どとの密接な連携が不可欠であるが、原子力に関する知識や原子力災 害時の実践的な練が不十分である。テキサスＡ＆Ｍ大学における災害 対応訓練施設(Disaster City)等を参考にして、「原子力災害対応訓練施 設の整備」が緊急の重要な課題である。（図１６）  福島原子力発電所事故対応の反省から、原子力災害の規模に応じて、 原子力災害の発生から一定時間内に（例えば２４時間以内）に人材、資 材、機材を災害現場に運搬して、災害対応支援が可能な指揮命令系統 が統一された「原子力災害即応部隊（原子力緊急レスキュー部隊）」の 創設および設備・訓練の強化、機材の開発等が重要な課題である。 46

テキサスＡ＆Ｍ大学における災害対応訓練

施設(Disaster City)