資源エネルギー庁
放射性廃棄物等対策室
苗村 公嗣
平成 2 3年 2月
放射性廃棄物の地層処分について
双方向シンポジウム in 東京目
次
目
次
11. はじめに
2. 地層処分とその安全性
3. 地層処分の制度と相互理解促進に向けた取組
4. 最後に ~いい残したことも含めて
1.はじめに
日本のエネルギー自給率はわずか4%
日本のエネルギー自給率はわずか4%
3
主要国のエネルギー自給率(2008年)
出典:OECD/IEA “Energy Balances of OECD Countries 2009”
※自給率は原子力を輸入とした場合(カッコ内は原子力を国産とした場合) 主要国の食料自給率(2007年) [%] 出典:農林水産省HP( http://www.maff.go.jp/ )より ※日本以外は2003年の情報 主要先進国の中でも 自給率が最も低い。 食糧自給率と比べて も著しく低い。 [%] 0 20 40 60 80 100 120 140 160 イタリア 日本 ドイツ フランス アメリカ イギリス カナダ (153%) (71%) (41%) (18%) 15% (51%) (83%) 4% 144% 76% 62% 31% 8% 62% 41% 84% 120% 128% 145% 70%
「再生可能エネルギー」も「原子力」も目一杯の努力が必要
「再生可能エネルギー」も「原子力」も目一杯の努力が必要
4 電源構成の推移(発電電力量の内訳) ※2030年の数値はエネルギー基本計画の具体的取組を行った場合の推計値。 億kWh 約5割 約2割2007年
2030年
再生可能 エネルギー等9%
うち 水力 7.7% 地熱 0.3% 新エネルギー等 0.1%約21%
原子力26%
約53%
火力66%
約26%
出典:総合資源エネルギー調査会総合部会資料(平成22年6月) を改変 「エネルギー基本計画」における2030年に向けた主な目標 資源小国である我が国の実情を踏まえ、エネルギー自給率を倍増。(現状18%) ゼロ・エミッション電源(原子力及び再生可能エネルギー由来)の比率を約70%へ。(現状34%) 政策の方向性 原子力や再生可能エネルギーなどの非化石エネルギーについては、政策総動員により、最大限の導入を図る。 • 原子力…安定した供給・環境への適合・経済効率性を同時に満たす。安全の確保を大前提として、国民の理解と信頼 を得つつ、積極的な利用拡大を図る。 • 再生可能エネルギー…環境負荷が小さく、多くが国内で調達可能なエネルギー。エネルギー源の多様化や新たな市 場・雇用機会の創出といった効果も期待できることから、積極的な利用拡大を図る。2.地層処分とその安全性
地層処分を行う放射性廃棄物とは?
地層処分を行う放射性廃棄物とは?
6 ウラン 燃料加工 原子力発電 燃料 使用済燃料 MOX燃料加工 回収ウラン・ プルトニウム (約95%) 再処理 低レベル放射性廃棄物 (TRU廃棄物*) *:放射能レベルの高い廃棄物のみ地層処分対象 ガラス固化体(300m以深)
高レベル放射性廃棄物 (約5%) 平成33年頃までの累計 (ガラス固化体の発生量) 貯蔵管理中 1,702本 (平成22年9月末) 既に発生した 使用済燃料を換算 約23,100本 (平成21年12月末) 将来発生見込みの合計 約40,000本(平成33年頃)高レベル放射性廃棄物とTRU廃棄物との比較
高レベル放射性廃棄物とTRU廃棄物との比較
7時期
放射性廃棄物
高レベル
(ガラス固化体)
TRU廃棄物
(地層処分対象:
ハル・エンドピース)
処分直後
80
1
放射能レベル
(放射性物質濃度)
1,000年後
0.2
0.008
処分直後
130
1
発熱量
1,000年後
2
0.04
処分直後
140
1
潜在的有害性
(経口接収の
場合の毒性)
1,000年後
4
0.07
(注)表の数値は、TRU廃棄物の処分直後の値を1とした場合の比率。
出典:パンフレット「TRU廃棄物の地層処分について考えてみませんか」(平成20年4月、資源エネンルギー庁) http://www.enecho.meti.go.jp/rw/library/library03.html 製造直後は約600高レベル放射性廃棄物はいい加減に扱うと危険。
だからこそ、厳重に管理。
高レベル放射性廃棄物はいい加減に扱うと危険。
だからこそ、厳重に管理。
• 核分裂する成分はほとんど含まれておらず、爆発の危険性はない。
• 厚さ約2mの床で遮蔽すれば、その上で人間が作業可能。
8 出典:資源エネルギー庁 放射性廃棄物のホームページ 高レベル放射性廃棄物貯蔵管理センター 出典:日本原燃㈱ガラス固化体の貯蔵
(30~50年間冷却のため貯蔵管理)床の厚さ
2m
出典:日本原燃㈱高レベル放射性廃棄物(ガラス固化体)の放射能について
高レベル放射性廃棄物(ガラス固化体)の放射能について
• 当初は非常に強い放射線を出すが、放射能は時間とともに減少する。
• 放射能の強い成分は300年間でほぼ消え、数万年後に、ガラス固化体の元に
なった燃料の製造に必要なウラン鉱石と同程度の放射能量になる
→この数万年間をいかに安全に人間社会から隔離するかが課題
9 出典:NUMO資料に一部加筆高レベル放射性廃棄物(ガラス固化体)の処分-地層処分の基本的な考え方-
高レベル放射性廃棄物(ガラス固化体)の処分-地層処分の基本的な考え方-
人工バリアと天然バリアの組合せにより人間の生活環境への影響を
十分小さくする
10 ガラスと混ぜるこ とで放射性物質を 地下水に溶け出し にくくする。 約20cmの炭素鋼 の容器。当面10 00年間は確実に 地下水から隔離。 約70cmの粘土。 地下水と放射性物 質の移動を遅くす る 天然バリア 人工バリア 地上施設 地下施設多重バリアシステム
バリア4 地下3 0 0 メ ート ル 以 深 バリア3 バリア1 バリア2 ガラス固化体 オーバーパック [金属製の容器] 緩衝材 [粘土] 岩盤 高レベル放射性廃棄物処分施設 地下深くの安定し た岩盤で長期間放 射性物質を閉じこ める。酸素が少な く、金属も腐食し にくい。 ※製造後1,000年間で放射能 レベルは3,000分の1になる。出典:資源エネルギー庁「原子力2008」に一部加筆
日常生活と放射線
日常生活と放射線
11 高レベル放射性廃棄物からの地下 水等の媒介による年間最大線量 高レベル放射性廃棄物からの地下 水等の媒介による年間最大線量 TRU廃棄物からの地下水等の 媒介による年間最大線量 TRU廃棄物からの地下水等の 媒介による年間最大線量 自然放射線 人工放射線 人工放射線 放射線(年間、大地などから) ブラジル・ガラパリの 放射線の量 (ミリシーベルト) 宇宙から0.39 大地から0.48 胸部X線コンピュータ断層 撮影検査(CTスキャン)(1回) 1人当たりの自然 放射線(年間) 1人当たりの自然 放射線(年間) 一般公衆の線量限度(年間) 一般公衆の線量限度(年間) (医療は除く) 食物から0.29 (主にラドン) 胃のX線集団検診(1回) 胸のX線集団検診(1回) 岐阜 神奈川 東京-ニューヨーク航空機旅行(往復) (高度による宇宙線の増加) 国内自然放射線の差(年間) (県別平均値の差の最大) 吸入により1.26 ※処分後約1万年後に最大 ※処分後約80万年後に最大 (世界平均) 六ヶ所再処理工場からの 放出により、施設周辺で 受ける線量評価値(年間) 原子力発電所(軽水炉)周辺の線量 目標値(年間) (実績は0.001ミリシーベルト未満で、 この目標値を大幅に下回っている)結晶質岩 堆積岩 処分施設が建設可 能な位置の例 地上施設:1~2km2程度 地上施設:1~2km2程度 地層処分を行う低レベル 放射性廃棄物の処分施設 地層処分を行う低レベル 放射性廃棄物の処分施設 地下施設:10km2程度 地下施設:10km2程度 高レベル放射性廃棄物 処分施設 高レベル放射性廃棄物 処分施設 地下施設の面積比 地層処分を行う低レベル 放射性廃棄物の処分施設 地層処分を行う低レベル 放射性廃棄物の処分施設 高レベル 放射性廃棄 物 高レベル 放射性廃棄 物
30 : 1
地層処分施設の概要
地層処分施設の概要
処分施設は地域の
特徴に応じて建設
12 沿岸部山地 沿岸部丘陵 内陸部平野 内陸部山地 内陸部丘陵 沿岸部平野 島地層処分と地上管理~それぞれの利点と課題
地層処分と地上管理~それぞれの利点と課題
これまで様々な処分方法が検討されたが、現在で
は地層処分が世界各国の共通した考え方。
13 その他、これまでに検討された方法 その他、これまでに検討された方法地層処分
地層処分
地層処分 長期保管長期保管
長期保管
利点 ・数万年以上の長期に わたって人間の関与な しに隔離できる ・将来世代に負担を残 さない ・貯蔵技術自体は完成 された技術 課題 ・長期間の安全性が直 接実証できない ・将来世代の負担が大 きい(日常の管理や設 備更新等が必要) ・数万年もの長い期間 の人間による管理は不 確実性が大きい ●宇宙処分(宇宙空間にロケットで運ぶ処分) ●海洋底処分(海の底に埋める処分) ●氷床処分(南極の氷の下に埋める処分) → 条約により禁止。 → 発射技術の信頼性などに問題がある。段階を追って進められてきた地層処分の安全研究
段階を追って進められてきた地層処分の安全研究
日本における地層処分に関する取組み
14 第1次取りまとめ(1992年)※ 「地層処分の技術的可能性」研究開発
処分地選定 地層処分研究開始 基盤研究 開発国の政策
操業~ 第2次取りまとめ (1999年11月)※ 「地層処分の技術的信頼性」 処分施設建設 瑞浪超深地層研究所着工(2002年) 原子力委員会放射性廃棄物 処分懇談会報告(1998年) 「処分に向けた基本的考え方」 総合エネルギー調査会 原子力部会 報告 「処分事業の制度化のあり方」 (1999年) 「特定放射性廃棄物の 最終処分に関する法律」 原子力発電環境整備機構 の設立 原子力安全委員会報告書 「安全規制の基本的考え方 (1次報告) 幌延深地層研究所着工(2003年) 日本原子力研究開発機構(JAEA)等 安全指針 ・基準の 整備など 処分事業 原子力発電環境整備機構(NUMO) 原子力委員会報告「放射性廃棄 物対策について」(1976年) 「当面地層処分に重点」 原子力委員会放射性廃棄物対策専門部会 報告「処理処分方策(中間報告)」(1984年) 「地層処分を基本方針」 ※原子力委員会による 評価がなされた NUMO2010年レポート(2011年) 「実施主体としての技術的信頼性の提示」 1976 2040 2020 2010 2000 2030 1992 (2000年10月) (2000年5月) (2000年11月)「地層処分事業の安全確保2010」(NUMO2010年レポート)について
「地層処分事業の安全確保2010」(NUMO2010年レポート)について
処分実施主体としての技術的信頼性を提示することにより、地
域の理解を得ながら事業を推進することを目指す。
15 原子力学会や海外の専門家などの第三者の評価(レビュー)を得て、2010年度末を目途に最終版が取りまとめられる予定。 レビュー版のレポートはNUMOのサイト (http://www.numo.or.jp/library/technical_report/tr1011pdf/2010RP_for%20Review.pdf )で公開中。【第2次とりまとめ】
実際に調査を行いサイト選定するた
めの技術を体系的に整備した
実際に調査を行いサイト選定するた
めの技術を体系的に整備した
【地層処分事業の安全確保2010】
例:文献調査、概要調査などの技術の体系的整備(要旨)
•わが国にも地層処分に適した地質環
境が広く存在
•処分施設を適切に設計・施工すること
が可能
•地層処分の長期的な安全性を予測的
に評価・確認
多様な地質環境に対応可能となった
多様な地質環境に対応可能となった
例:多様な地質環境に対応した調査、設計、安全評価の整備より現実的な調査・設計・評価を行う
など、技術の信頼性が向上した。
より現実的な調査・設計・評価を行う
など、技術の信頼性が向上した。
例:代替材料、3次元核種移行解析の開発事業を進めるための
技術的な環境を整備した
日本においても地層処分
が実現可能であることを
一般論として示した
安全確保の考え方 ①地層処分を行う上での主な考慮事項
安全確保の考え方 ①地層処分を行う上での主な考慮事項
16 地下水の存在 火山・活断層・侵食・・・ 人間と廃棄体との接近 わが国の地質環境 わが国の地質環境 多重バリアシステムの長期安全性を保守的に評価(安全評価) 安全性の確認 安全性の確認 地層処分にとって安定な場所を選定 天然バリア(岩盤) 人工バリア (工学的対策) (サイト選定) 隆起・侵食 気候・海水準変動 処分施設 火山活動 地震・断層活動 対 策 対 策 地下水による放射性物質の運搬 安全性への影響 の可能性 安全性への影響 の可能性 適切な多重バリアシステムを構築安全確保の考え方 ②人工バリアと天然バリアの役割分担
安全確保の考え方 ②人工バリアと天然バリアの役割分担
• 放射能の強い期間は人工バリアの力で放射性物質を封じ込める。
• その後は天然バリアにより、放射性物質が人間の生活環境に影響を
与えないようにする。
171,000年
1万年
10万年
100万年
処分施設
閉鎖
オーバーパック
ガラス固化体
緩衝材
岩 盤
放射能の強い期間(最低1,000年以上)放射性物質を閉じ込める。 ガラス固化体の放射能濃度は製造時の約3,000分の1になる。 放射性物質を閉じこめ、 溶け出しにくくする。 放射性物性物質と水の 移動を低減させる。 人間の生活圏から 隔離する。各々のバリアが機能する時間
人工バリア
天然バリア
現象を表す数学モデルとデータを用いた評価解析 現象を表す数学モデルとデータを用いた評価解析 保守的なモデルやデータ設定 •例えば、オーバーパックの腐食速度は、時間の経過に伴 い低下するが、評価では腐食速度は一定と仮定。 •放射性物質の地下水に対する溶解度も時間の経過ととも に低下するが、評価では溶解度を一定と仮定。 保守的なモデルやデータ設定 •例えば、オーバーパックの腐食速度は、時間の経過に伴 い低下するが、評価では腐食速度は一定と仮定。 •放射性物質の地下水に対する溶解度も時間の経過ととも に低下するが、評価では溶解度を一定と仮定。
安全確保の考え方 ③安全評価とは
安全確保の考え方 ③安全評価とは
・将来に予想される変化や心配される状況を予測し、モデルとデータを用いた
シミュレーションにより評価する。
・将来の状態を言い当てるのではなく、安全性を判断するための材料を提供。
18 実験や調査に基づく現象の理解、データの取得 ○地下水の動き方 ○熱・力の伝わり方 ○水と物質の反応の仕方 ○・・ ○・・ ○・・ 実験や調査に基づく現象の理解、データの取得 ○地下水の動き方 ○熱・力の伝わり方 ○水と物質の反応の仕方 ○・・ ○・・ ○・・ 安全基準安全性の判断
シナリオ
モデルの
構築
評価・解析 (シミュレーション(複数)) 「もし、こんなことが起こったら・・・?」 ○地下水による放射性物質の運搬 ○人間と廃棄体との接近 ○隆起・侵食や気候変動等の自然変動 ○初期欠陥 「もし、こんなことが起こったら・・・?」 ○地下水による放射性物質の運搬 ○人間と廃棄体との接近 ○隆起・侵食や気候変動等の自然変動 ○初期欠陥データの
取得
炭素鋼の腐食速度の経時変化 腐食速度は、実際には時間の経 過に伴い低下する。安全確保の考え方 ④超長期の不確実性への対処
安全確保の考え方 ④超長期の不確実性への対処
将来に予想される変化や心配される状況の想定(“シナリオ”)を評
価し、地層処分の安全性を提示。
安全性の評価で考慮するシナリオ
地下水シナリオ
想定:“地下水により放射性物質が処分場
から人間環境に運ばれる”
接近シナリオ
想定:“放射性廃棄物と人間との
距離が接近することにより人間環
境に影響が及ぶ”
接近シナリオ
想定:“放射性廃棄物と人間との
距離が接近することにより人間環
境に影響が及ぶ”
基本シナリオ
想定:
“現在の地質・地表環境が将来
まで継続”
“人工バリアが安全機能を発揮”
変動シナリオ
想定:
天然現象、将来の人間
環境、初期欠陥の影響
変動シナリオ
想定:
天然現象、将来の人間
環境、初期欠陥の影響
超長期の不確実性が
及ぼす影響を把握。
極端な場合の想定
仮想的に、断層やマグマが廃棄体 を直撃することを想定した評価を実 施。極端な場合の想定
仮想的に、断層やマグマが廃棄体 を直撃することを想定した評価を実 施。「基本シナリオ」の想定条件
に変化が生じた場合の想定
隆起・侵食や気候変動等を考慮した 評価を実施。「基本シナリオ」の想定条件
に変化が生じた場合の想定
隆起・侵食や気候変動等を考慮した 評価を実施。 19TRU廃棄物処分における要注意元素への対応
TRU廃棄物処分における要注意元素への対応
超ウラン元素ではないが、TRU廃棄物に含まれる炭素14は、ヨウ素129は地下水に溶けや
すく、岩石に収着しにくいと考えられているため要注意。
20 6万年(炭素14の半減期の10倍)以上の閉じ込め性能を有する廃棄体容器の開発 ヨウ素の溶出率が小さい固化体の開発(溶出期間10万年以上) 長期閉じ込め型金属容器 チタンの耐食性を利用して 放射性物質を閉じ込める 長期閉じ込め型コンクリート容器 緻密で丈夫なコンクリートを利用して 放射性物質を閉じ込める長期閉じ込めのための容器や、固化体の開発を実施
炭素14(半減期5,730年) ・・・・・・・・・・・・・・・半減期より長い期間閉じ込める容器の開発
ヨウ素129(半減期1,570万年)・・・・・・・・・・・低溶出率の固化処理方法の開発
鉛ホウ酸塩ガラスにヨウ 素(2wt%)を均一に閉じ 込める固化体 アルミナとヨウ素を高温高圧で 焼き固めた、岩石状の堅牢な固 化体事業期間中の安全対策
事業期間中の安全対策
NUMO2010年レポートにおいて,事業期間中の安全確保は,閉鎖後長期の安全確
保と並ぶ安全確保の柱として位置づけ。
21<放射線安全確保の考え方の例>
•事故事象の抽出 ⇒ 事故を防止するための多重の安全対策により放射線安全を確保する。
• 多重の安全対策を講じても、万一放射性物質が敷地外に放出された場合の影響を評価する。
斜坑の安全設計の例 例:事故事象「斜坑における搬送車両逸走」 【安全対策の多重化】 ・車両の制動機構の多重化 ・減速のため曲線前に水平区間を設置 ・衝突時衝撃緩和区間の設置 オーバーパックの衝突解析例 【万一の事故時の評価】 ・衝突時のオーバーパックの健全性評価 衝 突時のオーバーパックに有意なひずみが 発生しないことを確認 それでも、万一、放射性物質微粉末が坑道から敷地外に放出さ れた場合を想定し公衆への影響が基準値以下であることを確認処分事業のための建造物等は、他の原子力施設と同様に、耐震性等が十分に確保される。
3.地層処分の制度と相互理解促進
に向けた取組
約10年 約 50年 約10年 調査段階:約 20年