• 古川 和男, (2001), 2011: 原発安全革命 (文春新書 806)。文藝春秋, 247 pp. ISBN 978-4-16-660806-5.

人間が核分裂をあやつることに本質危険はなくせないと思う。しかし本質危険を最小限にすることはできそうだ。そのためには、わたしが一般向け解説を読んだ限りでは、トリウム溶融塩炉がいちばんよさそうだ。エネルギー資源としてまだ核分裂が必要だと考えるならば、もう軽水炉や高速増殖炉を作るのをやめて、これに研究開発の精力を向けるべきではないか? (既存の炉を安全に保ってあとかたづけをすることに関する専門家集団は今後も必要だが。)

そう思ったのはこの本を読んだからだった。これは、2001年に「『原発』革命」という題で出た本を、2011年3月の震災を受けて部分改訂したものだ。なお、トリウム溶融塩炉の話は雑誌記事(亀井, 2011)でも見た。基本的に同じ技術の説明だと理解した。[2011-06-09補足: ただし違いもあることをご指摘いただいた。]

この本の著者の基本的立場は、原発は(熱機関というよりも)化学プラントと考えるべきだということだ。それは「マンハッタン計画」の主要メンバーのひとりの物理学者Wignerがすでに第2次大戦中のセミナーで言っていたことだそうだ。著者によれば、化学プラントと考えれば、燃料は液体の形で扱うべきなのだ。固体の燃料では、燃料の変質に対応するためにときどき反応を止めて燃料棒を取り出して分解しなければならず、手間もかかるし作業者に危険が生じる。液体ならばプラント構造が単純で遠隔操作可能になるという。

また、震災で注目された電源喪失事故に対しては、高温になると弁が開き、液体燃料が重力で落ちて、下のタンクで冷えて固化するので、冷却に失敗するおそれも放射性物質が外にもれるおそれも非常に少ないそうだ。(これはこの型の炉の推進者の言い分なので、だれかに他の型と並列に比較してもらわないと評価が定まらないが。)

液体状態で核分裂が起こる燃料として、LiFとBeF₂の混合物を溶媒としてThF₄などをとかした溶融塩を使う。ただしリチウムは、⁶Liに中性子があたるとトリチウム(³H)ができるので、⁷Liだけにしておく。

実際に核分裂を起こす物質は²³³Uだ。運転中に²³²Thに中性子があたってベータ崩壊して²³³Uになる。この燃料ならば、超ウラン元素がほとんどできない。超ウラン元素こそ廃燃料に無視できない放射能が何万年も残るおもな原因であり、また核兵器への転用が心配されるプルトニウムもそれに含まれる。²³³Uでも原子爆弾は原理的に可能ではあるが、混在する²³²Uが強いγ線を出すため、²³³Uを濃縮するのはむずかしいのだそうだ。発電炉は遠隔操作するので²³²Uが共存してもさしつかえないらしい。

トリウムを含む鉱物はウランよりも多数の国に分布していて、資源を特定の国に依存しないですむことも、メリットとしてあげられている。

この型の溶融塩炉は、²³⁵Uやプルトニウムを燃料に使うこともでき、それによってプルトニウムを消滅させることができる。プルトニウムが余って扱いに困っている今、それを消滅させられる技術は貴重だ。ただし、発電向けとは違った運転のしかたをする必要があるのかもしれない。

溶融塩炉はアメリカのオークリッジ国立研究所(ORNL)で実験成功の実績があるそうだ。その実験をひきいた当時のORNL所長はAlvin Weinbergだった。Wignerの弟子で、軽水炉開発の中心のひとりでもあったそうだが、わたしは「トランスサイエンス」という概念を提起した(Weinberg, 1972)人として記憶していた。1965年に²³⁵Uで臨界に達したあと1968年に²³³Uで運転し、トラブルはなかったそうだ。しかし1976年にCarter政権がプルトニウム再処理や高速増殖炉から撤退を決めたあおりで中止されてしまい、その後復活していない。兵器への転用がむずかしいことは、著者から見ると長所なのだが、アメリカを含むいくつもの国の政治家にとっては短所だったのかもしれない。

著者による溶融塩発電炉のデザインは「FUJI」と名づけられている。軽水炉では水が中性子減速剤と熱交換媒体を兼ねるのに対して、FUJIでは中性子減速剤は黒鉛である。熱交換は、1次は燃料自体をまわし、2次は別の溶融塩を使い、そして熱機関の作業物質として水蒸気を使う。[この段落の残り2011-06-09さしかえ] それにしても、軽水炉にある、水素が発生する反応を起こしうるジルコニウムと水がすぐ近くにあるという本質危険は、避けられそうだ。(ナトリウムと水がすぐ近くにある高速増殖炉は論外だ。) 他方、亀井(2011)は水を使わないデザインを考えている。熱交換はガスによるのだそうだ。

核分裂を始めるための「火だね」として、²³³Uまたは²³⁵U, ²³⁹Puが必要だ。当面は核兵器などで余ったプルトニウムを使うこともできるが、利用を普及させるならば²³³Uを生産する必要があると著者は考える。ORNLで研究されていた方向は発電炉に増殖炉を兼ねさせるものだったが、著者は検討のすえそれとは別の提案をする。発電炉は単純な構成にし、火だね作りは少数の燃料工場で集中的に行なうべきだというのだ。燃料工場では溶融塩に加速器で陽子を照射する。その炉は発電に最適な構成ではないが加速器に必要な電力くらいは発電できるそうだ。

文献

• Alvin Weinberg, 1972: Science and trans-science. Minerva, 10:209-222. 再録 1992, Nuclear Reactions: Science and Trans-Science, American Institute of Physics, 3-19.
• 亀井 敬史, 2011: より小型、より安全に — トリウム原子炉の可能性。東洋経済, 2011年6月11日号, 60 – 63.