アクティブ試験の概要
 

 原子力発電所で使い終えた燃料(使用済燃料)から、燃え残りのウランや原子炉の中で新たに生まれたプルトニウムを取り出すことを「再処理」といいます。使用済燃料の中には、約97%の再利用可能な資源が残っていますので、これらを再処理することによって、資源を有効に活用することができます。再処理は、わが国のみならず、全世界のエネルギーの長期安定供給に大きな役割を果たすことができます。

再処理工場のしくみ
 再処理工場では、硝酸等の化学薬品を使って、使用済燃料から有用な資源であるウラン、プルトニウムを回収します。そして、残りの核分裂生成物(高レベル放射性廃棄物)は、ガラス固化体として地下深く最終処分するまで、30〜50年間にわたって安全に貯蔵保管します。ウラン、プルトニウムを回収するために化学薬品を使うことから、再処理工場は、いわば化学工場といえますが、放射性物質を取り扱うため、原子力施設としての厳しい管理が法律で定められています。

再処理工場の試験運転とは・・・?
 再処理工場では、操業を開始する前にいくつかのステップを踏んで、次第に実際の運転に近づけながら段階的に試験運転を行っています。
 これらの試験では、機器の動作や性能の確認などを行い、あわせて機器などの不適合や故障を操業前に早期に見つけ出し、手直しを行います。また、試験を通じて、運転員や保修員の技術力の向上、運転手順書などの充実を図っています。

試験のステップ

■試験運転の実績および計画 試験運転の実績および計画表
試験のステップ

アクティブ試験とは…?
 アクティブ試験は、通水作動試験や化学試験、ウラン試験という段階的な試験の一環として、操業前の最終段階の試験として実施するものです。
 アクティブ試験では、実際の使用済燃料を用いて、プルトニウムや核分裂生成物の取り扱いに係る、再処理施設の安全機能および機器・設備の性能を確認するものですが、具体的には、核分裂生成物の分離性能、ウランとプルトニウムの分配性能、環境への放出放射能量、放射性廃棄物および固体廃棄物の処理能力などの確認を行います。
試験で使用する使用済燃料
種類 重量
加圧水型軽水炉燃料(PWR燃料) 約210トン(約460体)
沸騰水型軽水炉燃料(BWR燃料) 約220トン(約1,250体)
約430トン
(注)上記数量は試験計画の進ちょくにより変更することがあります。また、重量は照射前の金属ウランの重量です。
なお、現在、日本の原子力発電所から出る使用済燃料には、原子炉の種類によってPWR燃料とBWR燃料の2種類あります。

アクティブ試験の進め方
 アクティブ試験では、使用済燃料の種類・燃焼度・冷却期間を考慮し、5つのステップを設けて、段階的に取扱量を増やしながら、施設の安全機能および機器・設備の性能、工場全体の安全機能および運転性能を確認します。

■施設の安全機能および機器・設備の性能を確認
第1ステップ 前処理建屋せん断・溶解施設のA系列でPWR燃料により確認 燃焼度 低〜中
冷却期間 長〜中
約30トン
ホールドポイント1
第2ステップ 引き続き、A系列でPWR燃料により確認後、BWR燃料についても確認 燃焼度 低〜中
冷却期間 長〜短
約60トン
ホールドポイント2
第3ステップ 第1、第2ステップで確認した事項を中心にB系列で確認 燃焼度 低〜高
冷却期間 長〜短
約70トン

■工場全体の安全機能および運転性能を確認
第4ステップ 工場全体の処理性能などをPWR燃料により確認
高レベル廃液ガラス固化設備の試験の実施に必要な高レベル廃液を確保するためにBWR燃料を追加処理
燃焼度 低〜高
冷却期間 長〜短
約160トン


第5ステップ 工場全体の処理性能などをBWR燃料により確認 燃焼度 低〜高
冷却期間 長〜短
約105トン
ホールドポイントでは、線量当量率、空気中の放射性物質濃度、溶解性能、核分裂生成物の分離性能、環境への放出放射能量などを評価。
 これらの評価は、第1ステップおよび第2ステップで一通り確認できることから、同ステップ後にホールドポイントを設定。
※燃焼度…低  30,000MWd/t未満
 30,000〜36,000MWd/t
 36,000MWd/tを超える
  MWd/t…燃料の燃焼度の単位
※冷却期間…短  9年未満
 約10〜18年
 18年を超える
不具合や故障が見つかったら…?
 アクティブ試験の目的の一つは、実際の使用済燃料を用いて、これまでの試験と同様に機器などの不具合や故障を可能な限り見つけ出し、手直しや調整を行うことです。
 当社の再処理工場は、フランスやイギリス、また、東海村にある日本原子力研究開発機構の再処理工場を手本に一部を改良したものですが、これらの工場でも操業前に段階的な試験運転を行い、さまざまな不具合や故障を見つけ出して手直しを行っています。
 不具合や故障は、その内容、原因などに応じて整理し、社内手順に基づき適切に復旧します。
予想される不具合や故障の例(イメージ)
予想される不具合や故障の例(イメージ)
予想される不具合や故障の例(イメージ)
予想される不具合や故障の例(イメージ)
予想される不具合や故障の例(イメージ)
※なお、これらは、環境への影響や安全上問題のあるレベルのものではありません。

アクティブ試験における安全管理は…?
 再処理工場では、放射性物質を取り扱うことから、多重防護の考え方を取り入れた安全設計を行っています。
多重防護の考え方
1.異常(機器の故障や人のミス)を未然に防止する。
2.異常を拡大させない。
3.工場外への影響を最小限にする。
これらの安全設計で考慮した機能は、ウラン試験までに確認すべき事項を全て確認しています。
アクティブ試験では、以下のような運転管理を行うことで、安全に試験を行います。

1
 

放射性物質の取扱い

〔設備の安全対策〕

(1)臨界防止
   機器への形状をいかなる濃度のプルトニウムであっても臨界にならないようにするなどの臨界安全設計を行っています。アクティブ試験では、臨界安全管理を行う機器から、臨界安全管理対象外の機器へ液を移送する場合、施錠による管理(臨界施錠管理)を行います。
 この施錠による管理は、複数の人間(統括当直長、各施設当直長および運転員)および計算機により、分析値と移送を行うための臨界安全上の管理値とを照合・確認し、錠を開けるという臨界管理を行います。
 ※臨界とは…核分裂反応が続く状態(連鎖反応)

(2)放射性物質の閉じ込め
   機器、セルおよび室を換気設備により負圧(大気よりも低い気圧)に維持することに加え、万一液体状の放射性物質が漏えいした場合には、漏えいの拡大を防止し、安全に処置できる設計としています。
 ・負圧および排風機の風量
 ・漏えい液受皿の集液溝の液位高の警報

(3)放射性物質の崩壊熱除去
   アクティブ試験では、ウラン試験までとは異なり、放射性物質を含む溶液の崩壊熱による、機器内での過度の温度上昇を防止するため、以下の確認を行うことで、崩壊熱除去に係る機能が維持されていることを確認します。
 ※崩壊熱とは…放射性物質の崩壊によって発生する熱
 ・安全冷却水流量、高レベル廃液貯槽内温度
 ・ウラン・プルトニウム混合酸化物貯蔵建屋の貯蔵室出口風量

〔働く人への安全対策〕

(1)放射線管理区域内の放射線監視
   放射線管理区域内における放射線環境の監視については、主要な場所に放射線量率などを測定するモニタ(検出器)を設置し、中央制御室で常に監視しています。放射線量率などを測定するモニタは、あらかじめ設定された値を超えた場合に警報を発する機能を有しています。また、サーベイメータ(放射線測定器)などを用いて作業環境を定期的に測定しています。

(2)放射性物質による汚染の管理
   通常、放射性物質は、グローブボックスなどの機器内で密閉した状態で取り扱うことで、汚染の拡大を防止します。また、機器などの開放作業を行う場合は、作業エリアを区画することにより、汚染の拡大を防止します。さらに作業エリアから出る際は、サーベイメータにより汚染検査を行い建屋内への汚染の拡大を防止します。

(3)放射性物質の体内への吸入防止
   内部被ばくについては、放射性物質をグローブボックスなどの機器内で密閉した状態で取り扱うことで、放射性物質を体内に取り込まないような管理を行います。また、機器などの開放を伴う作業は、作業環境や作業内容に応じ、作業エリアを区画したり、マスクを着用するなど、放射性物質を体内に取り込まないように管理を行います。

(4)放射線による外部被ばくの管理
   管理区域に立ち入る作業者は、個人線量計を着用し、外部被ばく線量を定期的に測定・評価します。このほかに、警報付ポケット線量計により日々の線量を把握するとともに、あらかじめ設定した計画値を超えないように管理を行います。

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化学薬品の取扱い

  ・作業者は、薬品の性質や危険性、取扱方法について十分な教育を受け、取り扱う際には、薬品の性質に応じ、ゴム手袋やゴム長靴、メガネなどの防護具を身に付けます。
  ・薬品が漏れないよう、配管などには腐食しにくい材料を使っていますが、さらに継手部をしっかり確認します。

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火災および爆発の防止

(1)化学薬品による火災および爆発の防止
  ・化学薬品は、引火点より低い温度で取り扱います。
  ・薬品の温度が設定値より上がると、加熱を自動的に停止します。
  ・静電気による火種が生じないように、機器等には確実にアースを取り付けます。
  ・火災検知器および消火設備の設置、耐火壁による延焼防止を行います。

(2)水素ガスによる火災および爆発の防止
  ・水素を使用する工程では、水素の濃度が高くなると水素の供給を自動的に停止します。

4
 

運転員の誤操作の防止

  ・アクティブ試験を開始する前に、試験の計画、目的などについて運転員に十分な教育を行います。
  ・試験手順書および運転手順書に従い操作することを徹底します。
  ・重要操作のダブルチェックを徹底します。
  ・操作内容などの事前検討を実施します。
  ・定期的に巡視点検を行うとともに、十分な引継ぎを行います。
  ・ヒューマンエラーの事例について周知し、再発防止を図ります。
  ・注意喚起の掲示など、ヒューマンエラー防止のための対策を講じます。

運転訓練(指差呼称)


環境保全対策は…?
  アクティブ試験で発生する廃棄物は、法令などに従って操業段階と同様に管理します。このうち、気体廃棄物と液体廃棄物については、可能な限り放射性物質を取り除き、安全を確認のうえ、高さ約150mの主排気筒や沖合い約3kmの海洋放出管から放出します。

 再処理工場から放出される放射性物質によって、施設周辺で受ける放射線の量は、年間約0.022ミリシーベルトと評価されています。これは、法律で定められている公衆の線量限度の年間1ミリシーベルトに対して十分低く、その安全性は確認されています。

〔放出時のモニタリング〕
 液体や気体中の放射性物質は、蒸発缶や高性能フィルタなどを使って可能な限り取り除きます。
 また、再処理工場から放出する時には、放射能を測定・監視し、安全を確認しています。
液体の管理
〔環境のモニタリング〕
 再処理工場周辺の飲料水や農畜産物、海産物などを定期的に採取・分析し、放射能を測定しています。また、モニタリングステーションなどで、その場所の放射線を連続監視しています。
環境のモニタリング
〔結果の公表〕
モニタリングつうしんあおもり  モニタリングの結果については、今後も放射線の専門家などによる「青森県原子力施設環境放射線等監視評価会議」で評価・審議されます。
 この結果については、青森県発行の「モニタリングつうしんあおもり」などで公表されます。
再処理工場の操業開始へ
 「アクティブ試験」により、操業と同様の状態で機器や建屋の試験を行い、その結果を評価して安全性を確認したうえで、操業を開始する予定です。