放射性廃棄物

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被曝警告の標識、2007年に国際原子力機関 (IAEA) と ISOにより追加された。

放射性廃棄物(ほうしゃせいはいきぶつ、: radioactive waste)とは、使用済みの放射性物質及び放射性物質で汚染されたもので、以後の使用の予定が無く廃棄されるものを言う[1]

原子力発電に代表される原子力エネルギーの利用に伴って発生し[2]、また医療[3]や農業、工業における放射性同位元素(RI)の利用によっても発生する。日本においては、その発生源に応じて取り扱いを規定する法律及び所管官庁が異なる。

概要[編集]

放射性廃棄物はその定義から放射性物質を含む、すなわち人間にとって有害な放射線を放出しておりその取り扱いには一般に注意を要する[4]。一口に放射性物質といっても発生源及びその性質などに応じて分類され処分方法も変わってくる[5]

日本の国内法においては、核燃料物質であるかそれ以外の発生の放射性同位元素(radioisotope:RI)であるかの違いによってその取り扱いを規定する法律は異なる。なお、日本においては、放射性廃棄物は、廃棄物の処理及び清掃に関する法律で定義される「廃棄物」には原則として該当しない[6]。ただし、その放射性物質を含む廃棄するものの放射能のレベルがクリアランスレベル以下または規制除外対象であるなどといった場合は、法定上は放射性廃棄物とはみなされず産業または一般廃棄物として処理される。

原子力発電所から出る放射性廃棄物の場合、原子炉から取り出した使用済み核燃料[7]や、作業員が使用した衣服やこれの除染に用いた水など多岐に渡る。使用済み核燃料は一時保管した後、再処理工場に運ばれる。再処理工場からは、燃料棒の部品、また燃料棒のペレットに含まれる核分裂反応による生成物(核分裂生成物)や、湿式によるウランプルトニウムの分離抽出の過程で発生した廃液などの放射性廃棄物が発生する。発生別により、ヨウ素を閉じ込めるための廃銀吸着剤、二次廃棄物(MOX燃料施設から発生するものも含む)等の内、ウラン燃料を加工する施設から発生するウランで汚染された廃棄物は特にウラン廃棄物と呼ばれる[8]

日本における放射性廃棄物の分類[編集]

法令に基づいた分類[編集]

日本においては、法律に基づいて、放射性廃棄物は(a)核原料物質、核燃料物質及び原子炉の規制に関する法律に言う放射性廃棄物[9](以下、核燃料廃棄物という)と、(b)それ以外の法律によって規制される放射性廃棄物(以下、RI廃棄物という)に大別することができる。さらにRI廃棄物は

(b-1)放射性同位元素等による放射線障害の防止に関する法律における研究分野からのRI廃棄物(以下、研究RI廃棄物という)と、
(b-2)医療法薬事法獣医療法及び臨床検査技師等に関する法律における医療分野からのRI廃棄物(以下、医療RI廃棄物という)

に分けることができる[10]

特別措置法によるもの

平成22年度までは法的には概ね上記のように分類されていたが、平成23年3月11日に発生した東京電力福島第一原子力発電所の事故を受けて平成二十三年三月十一日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う原子力発電所の事故により放出された放射性物質による環境の汚染への対処に関する特別措置法(放射性物質汚染対処特措法)が公布および施行されることとなり、その中で言う(c)特定廃棄物(指定廃棄物及び対策地域内廃棄物からなる)と呼ばれる放射性廃棄物の分類が新たに導入されることとなった[11]

IAEAの分類を参考にした慣習的な分類[編集]

日本において放射性廃棄物は、慣習的に、使用済み核燃料の再処理における溶解に使った硝酸を主とする廃液及びその固化体のみを指す高レベル放射性廃棄物(High Level Waste、HLW[12]と、それ以外のものを指す低レベル放射性廃棄物[13]の二つに分類される[14]。なお、低レベル放射性廃棄物は、その中でアルファ放射体[15]を多量に含むものはアルファ廃棄物もしくはTRU廃棄物[16]と呼ばれさらに区分される[17]

「放射性物質として扱う必要の無い物」に関する制度・概念[編集]

放射性廃棄物とは、使用済みの放射性物質及び放射性物質で汚染されたもので以後の使用の予定が無く廃棄されるものを言うが、放射線の検出は物理現象の中でも最も鋭敏に検出できるものであることから、極端なことを言えばすべての廃棄するものを放射性廃棄物とすることができる。しかし、この場合、規制の対象となるものは膨大となり、規制制度自体が機能しなくなることにつながる。

このように、放射線防護に関する規制の枠組みの中にある放射性物質であっても、その規制自体をうまく機能させるためには、その量が微量であり人の健康に対する影響が無視できる、または規制をしても効果がほとんどないなどといった場合は、それを放射性物質として扱う必要の無い物としてその規制の枠組みから外しても良いという制度や概念が必要となる。

放射性物質を含んでいて廃棄するものであっても、それら制度や概念を適用することにより条件によって放射性廃棄物として規制外となれば、例えば廃棄物処理法でいう「廃棄物」として埋設処分するなど[18]といったことができるようになる。

クリアランス(clearance)または規制免除(exemption)[編集]

人工放射性物質に起因する被曝線量が「自然界の放射線レベルと比較して十分小さく」また「人の健康に対するリスクが無視できるものである」ならば、規制の枠組みから外しても良いという考え方をクリアランス(clearance)と呼ぶ[19]。また、放射性物質として扱う必要のないものを区分するレベルをクリアランスレベル(clearance level)と呼ぶ[20]

クリアランス制度が適用される放射性物質を含むものは、その定義より人の健康に対するリスクは無視できる程度であると言うことができる[21]

日本においては1997年から原子力安全委員会は、IAEAの技術文書[22]に示されたクリアランスレベル算出の考え方に基づき、発電用原子炉(軽水炉、ガス炉、試験研究炉)などを対象として委員会報告書をとりまとめた[23][24]

規制除外(exclusion)[編集]

自然放射性物質[25]による被曝のように「規制が不可能で規制のしようがない」または「規制をしても効果がほとんどない」ならば、規制の対象にしないことを規制除外(exclusion)と呼ぶ[26]

規制除外廃棄物は、その定義から規制の対象とはならないが、かといってクリアランス制度の対象とは限らないので人の健康に対するリスクが無視できる程度の廃棄物とは言い難い。

核燃料廃棄物の処理・処分[編集]

核燃料廃棄物は、便宜上その発生源に応じてさらに次のように分類される[27]

発電所廃棄物:原子力発電所の運転、保守、解体に伴って発生する廃棄物をいう[28]
高レベル放射性廃棄物:使用済み核燃料の再処理における溶解に使った硝酸を主とする廃液及びその固化体をいう。
TRU廃棄物MOX燃料加工や使用済み核燃料再処理の運転・保守の結果発生する超ウラン元素(TRU)で汚染された廃棄物をいう[29]
研究所等廃棄物:発電所ではなく、大学や研究機関の研究開発活動において核燃料物質で汚染された廃棄物をいう。

このうち、人の健康に重大な影響を及ぼすおそれがある高レベル放射性廃棄物と極めて長寿命核種からなるTRU廃棄物は、深い地層への地層処分(第一種廃棄物埋設)が計画されている。ほか、発電所廃棄物については、それらの物性により三段階の地表近くの処分がされることとなっている[30]

第二種廃棄物埋設:低レベル放射性廃棄物の処分方法[編集]

低レベル放射性廃棄物の処分(第二種廃棄物埋設)には余裕深度処分浅地中ピット処分浅地中トレンチ処分の三つの処分方法がある[31]。トレンチ処分を除く処分はいずれも遮断型処分ではあるが、人工構造物(人工バリア)による完全な放射能の遮断を管理期間中継続させることは困難である。放射能の漏洩による影響を最小限にするために場所(地質・地層、水脈など)および地中深度などが考慮され処分基準となっている。

余裕深度処分[編集]

一般的であるとされる土地利用(住居などの建設)や地下利用(地上の構造物を支持する基盤の設置、地下鉄、上下水道、共同溝や地下室としての利用など)に対して十分に余裕を持った深度(地下50〜100メートル程度)に、コンクリートでトンネル型やサイロ型の人工構築物を作り、廃棄物を埋設する方法を余裕深度処分と呼ぶ。シュラウド[32]、チャンネルボックス[33]、使用済み制御棒など主に原子炉の廃止措置に伴って発生する放射能レベルが比較的高いものが対象となる[34]。管理期間は数百年。処分・管理方法等については調査中である。

日本原燃六ヶ所低レベル放射性廃棄物埋設センターにて次の三号施設として調査中。

浅地中ピット処分[編集]

浅い地中(地下約10メートル)にコンクリートピットなどの人工構築物を設置し廃棄物を搬入後、その構築物ごと埋設する方法を浅地中ピット処分と呼ぶ。濃縮廃液や使用済みイオン交換樹脂、可燃物を焼却した焼却灰などをセメントなどでドラム缶に固形化したものなど、主に原子力発電所から排出される放射能レベルの比較的低いものが対象となる[35]。埋設後の管理期間は300〜400年が一つの目安とされている。

日本原燃六ヶ所低レベル放射性廃棄物埋設センターで一号・二号施設が1992年より稼働している。

浅地中トレンチ処分[編集]

浅い地中に素掘りの溝、つまりトレンチ(trench)を掘り、そこにそのまま(人工構築物は設けない)廃棄物を定置することにより埋設処分を行う方法(いわゆる単純な埋め立て)を浅地中トレンチ処分と呼ぶ。コンクリートや金属など、化学的、物理的に安定な性質の廃棄物のうち[36]放射能レベルの極めて低い極低レベル放射性廃棄物が対象である[37]。50年程度の管理期間を経たのち、一般的な土地利用が可能になる[38]

動力試験炉(JPDR)の解体に伴って発生した廃棄物を処分するために、日本原子力研究開発機構東海研究開発センター原子力科学研究所・廃棄物埋設施設にて1995年より試験的に実施されている。

第一種廃棄物埋設:高レベル放射性廃棄物等の処分方法[編集]

核燃料廃棄物の内、高レベル放射性廃棄物及びTRU廃棄物は地層処分(第一種廃棄物埋設)されることとなっている。特定放射性廃棄物の最終処分に関する法律に基づき原子力発電環境整備機構(NUMO)が実施主体となって処分する。

なお、高レベル放射性廃棄物の処分については様々な方法が検討された。海洋投棄(かつて各国で実施されたが1993年に全面禁止)、地上施設による長期保管(未実施、ただし一時的な中間貯蔵施設は除く)、氷床処分(禁止)、宇宙処分(大気圏外にロケットで打ち上げ太陽系の引力圏外に放出する、もしくは太陽の重力に引き寄せさせる方法。かつて米が検討したがコストと不確実性から不採用)、地中直接注入(米、ソが実施)[39]などが検討され、このうち海洋投棄と地中直接注入処分は実施された[40]。21世紀初頭においては地中埋設処分が各国で採用されている。

RI廃棄物の処理・処分(研究施設等廃棄物の処理・処分)[編集]

原子力施設や核兵器関連施設以外にも、原子力の研究施設や大学、医療分野や民間産業分野、農業分野などでも放射性物質を使用する場合があるので、放射性廃棄物は発生する。

RI廃棄物に含まれる代表的な放射性核種は、研究RI廃棄物としては 3H、14C、32P、35S などであり、医療RI廃棄物としては、99mTc、125I、201Tl などである。RI廃棄物(研究RI廃棄物および医療RI廃棄物)の大部分はRI協会が集荷し貯蔵している[41]。RI廃棄物等の処分については、2008年に処分実施主体が日本原子力研究開発機構に決まり、法律も改正されることとなった[42]

放射性物質汚染対処特措法に規定される特定廃棄物等の処理・処分[編集]

東京電力福島第一原子力発電所の事故により大気中に放出された放射性物質による環境の汚染が生じることとなった。これによる人の健康または生活環境に及ぼす影響を速やかに低減するため、平成23年8月30日にいわゆる放射性物質汚染対処特措法が公布された(平成24年1月1日に全面施行)[43]

この特措法に基づき、環境大臣が指定を行う、事故由来放射性物質による汚染状態が8,000 Bq/kg を超える廃棄物は指定廃棄物と呼ばれる。その処理にあたっての環境への影響については、1都15県のごみ焼却施設についてデータを収集・分析したりなどした上で、国立環境研究所[44]によって確認されている[45]

脚注[編集]

  1. ^ 長崎・中山(2011) p.4
  2. ^ 原子力発電所および核燃料製造施設、核兵器関連施設などから排出される
  3. ^ 病院の検査部門から出るガンマ線源の廃棄などで排出される。
  4. ^ 放射性廃棄物を含め、放射性物質はある程度の時間(半減期)が経過すると放射能が弱くなり、やがては大部分が安定した物質に変化する性質を持つ。半減期と単位時間当たりの放射線量は反比例し、半減期の長い物質は単位時間当たりの放射線量は少ない。半減期は放射性核種により異なる。
    放射性物質の中には、半減期が極めて長いものも存在する。放射性物質の量は半減期を経過すると元の半分になるが、残った放射性物質がさらに半分(つまり元の1/4)になるのにも、同じだけの期間が掛かる。たとえば、半減期が約12年であるトリチウムの場合、24年後に崩壊が終わり消失するわけではない。12年後に元の量の50%、24年後に25%、36年後に12.5%…と量が減り限りなくゼロに近づくのみで、同時にトリチウムが崩壊してできる安定同位体、ヘリウム3が生成されていく。ウラン等の原子番号の大きい物質は、崩壊後の物質も放射性物質(娘核種)になるため、含まれる全ての放射性元素が崩壊を終え、鉛などの安定同位体に落ち着くまでは、非常に長い期間を要するものもある。
  5. ^
    放射性廃棄物の区分と処分方法
    廃棄物の種類 廃棄物の例 発生源 処分方法
    高レベル放射性廃棄物 ガラス固化体 再処理施設 地層処分
    低レベル
    放射性
    廃棄物
    高レベルの物 制御棒、炉内構造物、
    放射化金属
    原子力発電所 余裕深度処分
    低レベルの物 廃液、フィルター、廃器材、
    消耗品等を固形化
    浅地中ピット処分
    レベルの極めて低い物 コンクリート、金属等 浅地中トレンチ処分
    超ウラン核種を含む廃棄物
    (TRU廃棄物)
    燃料棒の部品、
    廃液などプロセス廃棄物、
    フィルター
    再処理施設
    MOX燃料加工施設
    特性に応じトレンチ処分以外の3段階
    ウラン廃棄物 消耗品、スラッジ、廃器材 ウラン濃縮
    燃料加工施設
    特性に応じ全4段階の処理
    研究所廃棄物 大学・企業等
    研究機関
    放射性同位体(RI)
    廃棄物
    医療機関等
    放射性廃棄物の処分方法
    処分方法 廃棄物の例 封入容器 人工構造物 深度 管理期間
    地層処分 高レベル放射性廃棄物
    およびTRU廃棄物
    ガラス固化体キャニスター 多重人工バリア
    鉄筋コンクリート構造物
    300m以深 数万年以上
    余裕深度処分 制御棒、炉内構造物
    放射化金属および加工・再処理における
    プロセス廃棄物等
    200リットルドラム缶等 鉄筋コンクリート構造物 50~100m 数百年、
    管理内容未定
    浅地中ピット処分 廃液、フィルター
    廃器材、消耗品等
    セメント等で固化した廃棄物を入れた
    200リットルドラム缶等
    鉄筋コンクリート構造物 十数m 約300年
    浅地中トレンチ処分 ンクリート、金属等 廃棄物のまま 人工構造物無し 約50年
  6. ^ 廃棄物処理法第二条一項
    (定義)
    第二条  この法律において「廃棄物」とは、ごみ、粗大ごみ、燃え殻、汚泥、ふん尿、廃油、廃酸、廃アルカリ、動物の死体その他の汚物又は不要物であつて、固形状又は液状のもの(放射性物質及びこれによつて汚染された物を除く。)をいう。
  7. ^ 日本においては使用済み核燃料は再処理の方針により廃棄物には分類されないが、再処理の方針をとらない国では高レベル放射性廃棄物に区分される。
  8. ^ 軍事分野では、同様の廃棄物として、核兵器製造過程で生じた廃棄物や、耐用年数を過ぎ廃棄処分となった核兵器、耐用年数を過ぎ廃艦処分となった原子力潜水艦原子力空母などがある。
  9. ^ 法律本体では「放射性廃棄物」ということばは使われておらず、「核燃料物質又は核燃料物質によって汚染された物」で「廃棄しようとするもの」という言い回しで示されている。
  10. ^ 取扱い(1994) p.3、1.RI・研究所等廃棄物を巡る状況(文部科学省)長崎・中山(2011) p.29
  11. ^ 放射性物質汚染廃棄物とは
    なお、それぞれの定義条文は以下のとおり
  12. ^ IAEAの分類とは異なり、再処理廃液及びその固化体と同等の強い放射能を有する放射性廃棄物は含まれない。すなわち、高レベル放射性廃棄物はすべて核燃料廃棄物である。
  13. ^ 高レベル放射性廃棄物以外の放射性廃棄物が低レベル放射性廃棄物ということである。すなわち、ほとんどすべての放射性廃棄物は、その放射能の強度に関わらず、低レベル放射性廃棄物にあたる。
  14. ^ 土井(1993) p.42
  15. ^ アルファ線を放出する核種
  16. ^ 超ウラン元素(TRans-Uranium)を多量に含む放射性廃棄物をTRU廃棄物と呼ぶ。
  17. ^ 土井(1993) p.42
  18. ^ 当然、資源としてリサイクルできるのであれば再利用する。
  19. ^ 長崎・中山(2011) p.66
  20. ^ クリアランスによりリサイクルされるものは一般社会に流通されることになるため、クリアランスレベルは国によって大きく異なることのないよう、国際的な整合性が必要であることから、国際原子力機関(IAEA)及び欧州委員会(EC)を中心にクリアランスレベルの検討が進められている。 長崎・中山(2011) p.66
  21. ^ 例えば、放射性セシウム(セシウム放射性同位体)であれば、そのクリアランスレベルは1kgあたり100 Bq(0.1Bq/g)である。
  22. ^ TECDOC855(1996)
  23. ^ 原子炉クリアランス(1999)
  24. ^ ウラン取扱施設のおけるクリアランスレベル以下の廃棄物は、平成62年度末(2051年3月末)には約10万トン、その内7.9万トンは金属と想定されている。(福島原発事故による廃棄物は含まれていない)これらの金属の発生源はウラン濃縮工程の遠心分離機や燃料加工施設の焙焼・還元装置、成形加工装置、焼結装置、研削機械などである。金属の再利用の際の溶融では、放射性核種の内超ウラン元素は99.4~99.8%がスラグへ濃縮されると報告されている。例外はMn54、Fe55、Co60、Ni63、Zn65(ガスとインゴットで半々)、Nb94等でこれらの同位元素は大半がインゴットに残留する。
    原子力安全委員会:「クリアランスレベル以下の金属廃棄物」 閲覧2011-11-21
  25. ^ NORM : Naturally Occurring Radioactive Materials と呼ばれる。なお、NORMのうち人為的に濃度が高められた自然放射性物質はTENORM(Technologically Enhanced NORM)と呼ばれる。 長崎・中山(2011) p.67
  26. ^ 長崎・中山(2011) p.67
  27. ^ 長崎・中山(2011) pp.6-7, pp.28-29
  28. ^ 例:放射線管理区域などで中性子を吸収して放射化されたものや、炉心付近の資材、廃止措置が取られた発電所の解体に伴う廃棄物など
  29. ^ 例:再処理工場から発生する核燃料被覆管(ハル)、使用済燃料構造部材の端末部分(エンドピース)など
  30. ^ 日本原燃「低レベル放射性廃棄物の処分方法」
  31. ^ 核燃料物質又は核燃料物質によつて汚染された物の第二種廃棄物埋設の事業に関する規則の第一条の2にてそれぞれ定義されている。
  32. ^ シュラウド(shroud)とは、沸騰水型原子炉の炉内構造物の一つで、炉心部を構成する燃料集合体や制御棒を内部に収容する円筒状の構造物を言う。
  33. ^ 燃料集合体を覆っている金属製の角筒をチャンネルボックス(channnel box)と呼ぶ。
  34. ^ 長崎・中山(2011) pp.128-130
  35. ^ 長崎・中山(2011) p.127
  36. ^ すなわち、放射能レベルが極めて低い廃棄物の中でも有害な化学物質を含むものは対象外である。
  37. ^ 長崎・中山(2011) p.126
  38. ^ ATOMICA「トレンチ処分」
  39. ^ 地中直接注入 (Direct injection) とは、液体もしくは粉体を混ぜた流体の放射性廃棄物を、処分に適した地中に高圧で注入する処分方法である。1957年にソ連が調査を開始し、深度400mと1400m砂岩層、石灰岩層へ40年に渡り数千万立方メートルの低レベルから高レベル放射性廃棄物を注入処分した。アメリカでも、1970年代に10年間に渡りテネシー州のオークリッジ国立研究所の地下300mに7500立方メートルの低レベル放射性廃棄物が注入処分したが、環境汚染への懸念から中止した。高レベル放射性廃棄物の処分も検討されたが、これも汚染への懸念から計画は断念された。
    世界原子力協会 “Storage and Disposal Options”
  40. ^ 世界原子力協会 “Storage and Disposal Options”
  41. ^ 長崎・中山(2011) p.28
  42. ^ 独立行政法人日本原子力研究開発機構法の一部を改正する法律
  43. ^ 放射性物質汚染廃棄物とは(環境省)
  44. ^ 国立環境研究所は従来より東日本大震災の被災地支援のための研究・支援を重点的に行っている。災害環境研究への取り組み
  45. ^ 概要版 p.3

参考文献[編集]

全般
  • 長崎 晋也、中山 真一(共編) 『放射性廃棄物の工学』 オーム社〈原子力教科書〉、2011年
  • 広瀬 研吉 『わかりやすい原子力規制関係の法令の手引き』 大成出版社、2011年
核燃料廃棄物
RI廃棄物(研究施設等廃棄物)
特定廃棄物(指定廃棄物、対策地域内廃棄物)
「放射性物質として扱う必要の無い物」に関する制度・概念

関連項目[編集]

関係組織・団体[編集]

外部リンク[編集]

全般
RI廃棄物(研究施設等廃棄物)
放射性物質汚染対処特措法に規定される特定廃棄物
その他