まさに要塞！「柏崎刈羽原子力発電所」に遊びに行ったら色々凄すぎた件！

先日新潟へ二泊三日の旅行へ行ってきました☆
今月は越後湯沢にツーリングに行ったりもしてたので、新潟祭りでございますね。
そのへんはまた別記事で是非！

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はい、そんなわけで、旅の一日目に遊びに行った「柏崎刈羽原子力発電所」！
そちらをピックアップしていきたいと思いますねェ～

10月8日の朝、上野駅から新幹線に乗って新潟方面へGO！



いやー新幹線ってテンション上がりますよね！ゴオーってめっちゃ速いし！！！最高ですね！
E4系MAX「とき」の１階席に乗ったのですがスピード感がたまりません。
たった二時間程度で東京都から日本海側の新潟に到着してしまいました。

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今後どうなる？高速増殖炉と核燃料サイクル

さてさて「もんじゅ」が今後どうなるのか、廃炉されちゃうのか維持されるのかニュースでも話題ですね。原子力学会では「資源確保」の点で「もんじゅ」の維持を、という声がありますしそれも将来的には重要ですが、余剰プルトニウムや廃棄物の低減という核燃料サイクルでの別の立ち位置も検討されれば良いかなーと思ったりします。「もんじゅ」の当初のコンセプトは「プルトニウムを増やして資源の確保」だったわけです。オイルショックの記憶も新しい70年代の頃のお話ですし。

でもその「増殖」というコンセプトを中心にしすぎると…増殖以外の用途でも使えるハズの高速炉の開発が、今みたいに「プルトニウム余ってるよ」って状況になった時に「まだ開発しなくて良くない？」って停滞してしまうかもしれないので、それ以外の用途にも使える「汎用性」や「多機能性」をアピールできたら良いなと思うのです☆


（Credit：CEA）

こちらが日本がフランスと共同開発を行う次世代の高速炉「アストリッド」です。最近はニュースでも名前が。この子は燃料の増殖を目的とせず、放射性廃棄物の低減や、より安全性の高いナトリウム冷却炉の設計を目指した新しいコンセプトの原子炉です(｀-ω-´)✧

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「マヨラナ粒子」を探せ！KEKで見た二重ベータ崩壊実験

二重ベータ崩壊の説明（Credit：KEK）

https://www2.kek.jp/ja/newskek/2004/sepoct/doublebeta1.html
粒子は逆の性質を持つ反粒子とぶつかるとお互いが打ち消し合って消滅します。「対消滅」という現象なのですが、例えば電子（粒子）と陽電子（反粒子）がぶつかると消えます。同じようにニュートリノと反ニュートリノもぶつかると消えるはずなんですが、その2つは実は区別の無い、同じモノなんじゃね！？っていう説があるそうです！✨

ニュートリノに反粒子が存在しない、というよりニュートリノの反粒子である反ニュートリノは、ニュートリノ自身である可能性があるのです。こうした両刀な粒子を「マヨラナ粒子」と呼び、粒子と反粒子が別個に存在する「ディラック粒子」とは区別されます。
 

ニュートリノがマヨラナ粒子であった場合、ある原子核が二重ベータ崩壊を起こした時に発生した2つのニュートリノは即座に打ち消し合ってしまい、本来電子とニュートリノが同時に出てくるハズなのに、電子しか出てこないという「ニュートリノレス二重ベータ崩壊（0νββ）」があるんじゃないか、ということです。
二重ベータ崩壊を起こす核種としてはモリブデン100とかウラン238とかが該当するそうですがその確率は低く滅多に起きないそうです( °ﾛ° ) ちなみに二重ベータ崩壊では2つの中性子が陽子に変わるので原子番号が2つ上がり、ウラン238の場合はプルトニウム238になります。
さらに発生する二重ベータ崩壊が全て「ニュートリノレス」なのではなく、ニュートリノを出してくる二重ベータ崩壊も発生します。むしろこちらの方の確率が大きいとされ、中々「ニュートリノレス二重ベータ崩壊」を観測するのは難しいと言われています。
高エネルギー加速器研究機構（KEK）が行っているこの「ニュートリノレス二重ベータ崩壊」の測定実験として「DCBA実験」が行われています。これはモリブデン100を使い、ヘリウムと二酸化炭素のガスで満たされたチェンバー内で放出されたベータ線を超電導磁石による磁場で螺旋運動させ、その軌道にそってベータ線によってイオン化されたガスのイオンと電子が、装置内の電極まで移動していく時間を測定するというものです。
放射性物質の崩壊をひたすら見続けるこの装置、原子核や素粒子のの面白い性質が解明されていくのが楽しみですね(∩´∀｀)∩

「もんじゅ」や核燃料サイクルは、ほんとうに「高い？」

60年代から今まで12兆円の費用を使い、毎年2千億円かかると言われる核燃料サイクル。
確かに一群の「施設」と見ると高額ですが、電力と核燃料という二つの「インフラ」と考えてみるとどうでしょうか。

新東名高速道路…総工費7兆円
NTTの光ファイバー敷設…2.5兆円
2020年以降の老朽水道管の修繕…毎年1兆円

と、生活に欠かせないインフラの整備には数兆円単位のお金がかかってしまうものです。何しろ規模が大きいので、システムとして全体を整備しようとすると結構な金額がかかってしまいます。そう考えると核燃料サイクルは求められる技術の高さを考えても「とんでもなく高すぎる」って訳でもなさそうに思います₍₍ (ง ˙ω˙)ว ⁾⁾

核燃料サイクルはウランやプルトニウム資源の有効活用としてだけではなく、原子力発電所からの「核のゴミ」と言われる高レベル放射性廃棄物を分別して量を大幅に抑えられるのです。資源を確保するだけではなく、放射性廃棄物を低減し、管理しやすくするという意味でも重要なのです。



(ATOMICAより)


例えば、使用済み核燃料を再処理せず、そのまま廃棄する「直接処分」では、有害度は天然ウラン程度まで落ち着く目安として約10万年と言われていますが、再処理を利用することで軽水炉の場合で約8千年、高速炉を用いた場合で約300年程度まで圧縮できます。もちろん、再処理で生じる多くの廃液も放射性廃棄物として処理する必要がありますが、これは低レベル放射性廃棄物であるため、高レベル放射性廃棄物程の厳重な管理はそこまで必要とされません。

また、再処理の工程において、有用な放射性物質を分離して製品として活用するという方法もあります。例えば発熱性の放射性物質は宇宙用の原子力電池に利用するなどの方法が考えられます。

高速増殖炉や核燃料サイクルが考えられた当初より、採掘できるウランの量が増えて価格が下がったため、現在のところコスト的な面では核燃料を再処理したほうが高くついてしまいます。しかしエネルギーのインフラ維持という意味で、海外からの資源輸入に頼らずに済むため、「何か突然情勢が悪化して資源が手に入らなくなってしまった！」という非常時でもエネルギー源を確保しやすいという意味があります。

核燃料サイクルが「単体の高額な施設」と叩かれがちなのは、少ない核燃料で大きなエネルギーを生み出せる原子力のメリットの裏返しと言えるかもしれません。複数の原子力発電所の核燃料をまとめて処理をするため、必要な工場は数カ所で済みます。

もちろん開発中の技術も多いので本格的な実用化にはもうちっと時間がかかりますが、実現すればこうしたメリットもあるんですよーといった感じです(∩´∀｀)∩

ソ連の宇宙用原子炉「TOPAZ II」

▲「TOPAZ II」原子炉全体

ソ連が開発した宇宙用原子炉「TOPAZ II」

冷戦終結後はアメリカのニューメキシコに持ち込まれ、国際共同でNASAと共に熱電子発電システム等の試験が行われました。

「TOPAZ II」はセシウムの熱電子放出を利用した熱電子発電を行うのが特徴の一つであり、核燃料を装荷せず、電熱ヒータによる加熱でその試験を行ったようです。

以下は核燃料は装荷されてないものの、ソ連の宇宙用原子炉の細部がわかる貴重な写真です。


▲中心部にあるのが原子炉（Credit：NASA）


▲試験中の様子（Credit：NASA）


▲「TOPAZ II」炉心部。周囲にはベリリウム反射体の制御ドラムを配置。（Credit：NASA）


▲炉心部を分解し、試験用の熱電ヒータを取り付けている様子。実際はここに高濃縮ウランの核燃料が装荷される。（Credit：NASA）


出典：NASA Technical Reports Server (NTRS)
Thermionic Programs of the Early 1990s - TFEVP and Topaz International Program
http://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20140016877