ウラン 濃縮 と は。 ウラン濃縮法 (04

分離工学 003 : 武田邦彦 (中部大学)

ウラン 濃縮 と は

ウラン鉱石、日本は100%海外依存 ウラン資源は海水中にも含まれていますが、資源としては次ような種類の鉱石の中に含まれているウランを使用しています。 ウラン鉱石の種類 閃ウラン鉱 uraninite 、コフィン石 coffinite 、デービド鉱 davidite 、カルノー石 carnotite 、燐灰ウラン石 autunite 、人形石 ningyoite 、フランセビル石 francevillite 、ツヤムン石 tyuyamunite 、ブランネル石 brannerite etc. 日本では岡山県・鳥取県の人形峠のウラン鉱床が有名ですが、資源量がきわめて少ないため開発されず、全量海外からの輸入に依存しています。 上記の九州電力の資料によるとウランの価格は不安定なことが分かります。 2007年6月にスポット価格で2003年水準の約11倍、長期契約価格でも約8倍を記録したそうです。 ウラン原料の価格が不安定な理由はグラフ中に記載されている通りで、特定の鉱山の出水事故や操業停止がストレートに価格変動に反映しています。 これはウラン原料の市場が寡占状態にあるためで、原料の調達先の多様化が容易でないことを意味します。 日本は100%海外に依存しているため金融危機などによる為替リスクも石油と同じようにあります。 次は直近までのウラン価格の推移です。 ここ数年比較的比較的安定しているようですが、それでも1990年代の3倍程度の価格です。 中国やインドなどの原子力新興国が計画通り、多数の原発開発を進めるとウラン需要の増加が予想されています。 出典: ウラン燃料の加工工程 工 程 概 要 取得価格 構成比 精 鉱 鉱山から採掘された鉱石を純度の高いウラン精鉱に精錬する(イエローケーキ)。 約3割 転 換 固体(粉末)の精鉱をガス状のUF6(六フッ化ウラン)へ転換。 約3割 濃 縮 核分裂をしやすいウラン235の割合を天然の0. 上記の取得価格構成比は日本のウラン燃料取得価格に各工程が占める費用の割合で、精鉱工程が約3割を占めていることを示しています。 なお、2011年段階でウラン原料の世界の生産量は需要を満たしておらず、不足分はロシア解体核兵器、民間の在庫が補完している状況で、2026年には需要が供給を上回るとされています。 この点もウラン価格の大きな変動要因になる可能性があります。 転換工程 転換工場も日本にはありませんので、精鉱工程と併せると取得価格の6割が海外依存になります。 ウラン燃料に限ってみれば「エネルギー安保」にはほど遠い状況であり、原発に依存しない体制づくり必要と言えます。 世界の主な転換工場は下記の通りです。 フランスのアレバ社は福島原発事故で広く知られるようになりました。 これを48Yシリンダーなどの輸送容器に封入して次工程の濃縮工場に出荷します。 船舶輸送と陸送について以前から安全性について問題視されています。 濃縮工程 転換工場で転換された純度を高めたガス状のウランを、濃縮工場に送り、ガス拡散法または遠心分離法でウラン238に対するウラン235の比率(濃縮度)を核分裂の連鎖反応に適している3~5%程度に高めます。 この過程が濃縮です。 日本では六ヶ所村に濃縮工場があります。 なお、ウラン235の濃度が天然ウランより高いものを「濃縮ウラン」、低いものを「劣化ウラン」と呼びます。 それを直径1センチ、高さ1センチの円柱形のセラミック状に加工してウラン燃料ペレットをつくります。 燃料ペレット1個で、一般家庭で使う電気の約8~9ヶ月分(2,500kWh)の発電能力があります。 燃料棒を正方形に束ねた物を燃料集合体と呼びます。 たとえば大飯原発では原子炉1基に1,630万個の燃料ペレットをが入ります。 出典: 主な成型加工事業会社 所在国 三菱原子燃料 日本 原子燃料工業 日本 グローバル・ニュークリア ・フュエル・ジャパン(GNF-J) 日本 AREVA NP フランス・米国・ ドイツ、ベルギー GNF-A 米国.

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ウラン濃縮法 (04

ウラン 濃縮 と は

概要 [ ] には、を起こさない ( 238U)が99. 3、核分裂を起こす ( 235U)が0. 7含まれている。 ウラン238とウラン235は、3個分のわずかな質量差によって区別することができるが、化学的性質等にほとんど差異は無い。 そこで、 や といった質量差を利用した同位体分離技術が一般に用いられる。 他にも、レーザー法、ノズル法、化学法(イオン交換法)などがある。 ウラン濃縮の工程から得られる生成物は、ウラン235の割合が高められた濃縮ウランと、ウラン235の割合が減じられた減損ウランに分けられる。 天然ウラン中のウラン235の濃度 0. 7 を超え、20以下の生成物を、濃度が20を超える生成物をという。 また、天然ウランよりもウラン235の濃度が低いウランを減損ウランといい、特にウラン235をほとんど含まないウランをという。 ウラン濃縮を行う意義は、ウラン燃料をよりさせやすい状態に加工することにある。 天然ウランを核燃料として利用できるは、やに限られる。 この炉型のは、ウラン原産国や生産国によって運転されている場合がほとんどで、基数にして全体の2割ほどしか建設されていない。 低濃縮ウラン燃料を必要とするのは、主にと呼ばれる原子炉である。 この炉型の原子力発電所は、安全性や経済性で総合的に有利になる場合が多いため、積極的に建設する国が増えている。 従って、原子力産業における低濃縮ウランの需要は極めて高い。 ウラン濃縮における運用上の問題点は、核拡散の懸念である。 原子力発電所で用いる低濃縮ウラン燃料と、に用いる高濃縮ウラン燃料の製造工程が原理的に同じであるため、ウラン濃縮に関わる物資や技術のみならず、運営そのものが厳しい監視下に置かれている。 ウラン濃縮を行うには、高度な技術力と膨大な資金が必要なほか、多くの国際的な規制が伴うため、国家権力の下で行われるのが一般的である。 しかしこれまでに、ウラン、、濃縮設備の設計図と部品など、ウラン濃縮に関連した物資のルートが複数確認されており、それらがある共通のの一部である可能性も示唆されている [ ]。 これらの流通ルートには国家が介入している疑いが濃厚であるとされ、核拡散に関わる国際的な問題となっている。 濃縮法 [ ] 供給流としてウランガスを用いる場合、ウランを完全に気化させなければならないが、気化に必要な温度(約3,800)を維持することは技術的に困難である。 フッ素には、フッ素19( 19F)以外のが存在しないため、フッ素化合物として同位体分離を行っても質量誤差が生じない。 六フッ化ウランは、まずとガスをさせて五フッ化ウラン(UF 5)とした後、さらにフッ素と化合させることにより製造する。 ガス拡散法 [ ] ウラン235とウラン238のわずかな質量比による拡散速度の差異を利用した同位体分離法である。 (コンプレッサー)によって、気化した六フッ化ウランを隔壁の設けられた気室に送り出し、内部で拡散させる。 隔壁には数十の孔が無数に空いており、質量の小さいウラン235の化合物がわずかに多く孔を通り抜けるため、隔壁を通すことで元のガス流よりもわずかにウラン235の比率が多い濃縮流を得ることができる。 003倍程度になる。 こうして得られた濃縮流をさらに同じ工程にかけることによってガスのウラン235比率を上げて行く。 同時に、減損流(隔壁を通過せずウラン235の比率が減少したガス流)にも多くのウラン235が残されているため、施設をカスケードで構成し、減損流を再度濃縮工程にかける工夫が施されている。 具体的には、本来廃棄される減損流を一段階前の濃縮工程の入力として再利用することである。 しかし、最も初期(中)に生産実証されたウラン濃縮技術であるため工業実績が高く、現在でもいくつかの濃縮プラントが稼働を続けている。 遠心分離法 [ ] 遠心分離法。 水色の丸はウラン235、青色の丸はウラン238 ウラン235とウラン238のわずかな質量差を利用した同位体分離法である。 気化した六フッ化ウランを内で高速回転させると、質量の大きいウラン238は壁側に、質量の小さいウラン235は軸側に集まる。 しかし、遠心分離機は高速回転しているため、回転軸付近の圧力はきわめて低く、そのままでは質量の小さいウラン、つまり濃縮ガスを回収できない。 回転胴内には濃縮、減損ガスを回収するために、スクープと呼ばれる管が、上下端板付近に挿入されている。 これらの構造を適当に選ぶと、向流とよばれる一種の対流が励起される。 また回転軸方向に温度勾配をつけることによっても向流を生成できる。 向流のため、濃縮ガスと減損ガスは、動径方向ではなく軸方向に分離され、上下端板付近からスクープで回収される。 遠心分離機の分離係数は、理論的には回転胴の長さと、回転円筒の周速度の4乗に比例する。 より高い分離係数を得るには回転胴を長くすればよいが、機械振動による共振問題が生じる。 分離効率は回転数が高いほど向上する為、共振点を超えた回転数(スーパークリティカル)で運転するのが一般的である。 もっとも、遠心分離大国であるロシアでは、サブクリティカルで、かつ胴長の短い、つまり低性能の遠心分離機を、多段に重ねて、多数台配置するという手法を採用している。 遠心分離法はガス拡散法と比較すると、反復回数は30分の1以下に、濃縮に要するエネルギーは10分の1以下に抑えられる。 設備容量の拡大が容易という利点もあり、ガス拡散法にかわる濃縮プラントとして実績をあげている。 日本では、株式会社が青森県上北郡六ヶ所村大字尾駮字野附において、1992年より同方式によるウラン濃縮工場を操業している。 レーザー原子法 [ ] ウラン235とウラン238のわずかな吸収の違いを利用した同位体分離法である。 ウラン235を選択的にし電離させた後、正となったウランを陰電極に回収する。 ウランを電離するのに必要なエネルギーは6. 18であるが、ウラン235とウラン238の吸収スペクトルの差が極めて小さいため、ウラン235のみを電離するには詳細な選択励起を行わなければならない。 詳細な選択励起が可能な吸収線はエネルギー値が小さく、電離に要する十分なエネルギーを与えることが出来ないため、詳細な選択励起が可能なから、エネルギー値の高い光線までを3段階に分けて照射し、徐々にウラン235を励起していく方法がとられる。 まず、詳細な選択励起が可能な0. 5の可視光線を用いて初期励起を行い、続いてわずかにエネルギー値の高い選択線を用いて中間励起を行う。 最終励起には、6. 18eVを上回り、未励起のウラン238を電離することのない光線を照射し、ウラン235のみを電離させる。 以上の記述は3段階3波長方式に関するものだが、中間励起を省略した2段階2波長方式もある。 日本においては、1976年より(現・)が基礎研究を行い、加盟の電力会社を中心として、1987年に設立された「レーザー濃縮技術研究組合」において実証研究が進められた。 参画したメーカーは、株式会社、株式会社、株式会社、株式会社である。 米国においては、ローレンス・リバモア国立研究所が開発を行い、その技術はアメリカ合衆国燃料公社(USEC)に移管されたが、同社は経済性から同技術を採用せず、オーストラリアのSilex Systems社が開発した技術を採用した。 回収方法には、法と法があるが、装置内のウランガス温度は2,800ほどあるため、耐久性の高い構造材を用いなければならない。 レーザー分子法 [ ] ウラン235とウラン238のわずかな吸収スペクトルの違いを利用した同位体分離法であり、沸点の低い六フッ化ウランを用いる点で原子法と異なる。 数段階に分けてウラン235を選択励起する方法は原子法と大きな違いはないが、原子法はウラン原子の電離を、分子法はフッ素原子の解離を目的とする。 六フッ化ウランの沸点はおよそ330Kであるが、冷却膨張により数十~数百Kの過冷却状態を短時間維持する。 過冷却状態の六フッ化ウランにを照射し選択励起を行い、続いて強力な赤外レーザー、またはを照射し、フッ素のを切断する。 解離された五フッ化ウラン(ウラン235の化合物)は固体である為、などを用いて回収される。 日本においては、と(現・)が実証研究を行っていた。 エアロダイナミック法 [ ] ノズルから多数の気体が流れ、遠心分離される。 エアロダイナミック法はにドイツのカールスルーエ原子核研究所(KfK)のEW Becker、W. Ehrfeld達が開発した渦流を発生させる事で分離するベッカージェットノズル技術を含む。 プロセスで製造されたの一種でこれらの気体流体力学的分離方法は圧力勾配で噴出すガスの遠心力を用いる。 通常の遠心分離法に比べ、可動部が無い。 キャリアガスに水素もしくはヘリウムを用いて6フッ化ウランを高速で流路に流す。 南アフリカの UCOR はを元に分離ノズルを開発してブラジル核開発公社が主導する合弁企業によってブラジルにプラントが建設された。 可動部が少なく構造が単純だが、流路抵抗が大きい。 両方の方法ともエネルギー消費が多く、多くの廃熱を出すが現在も使用されている。 それをを利用して分離する。 ある一定の濃度以上には濃縮できないので核拡散防止の観点からも注目されている。 日本で研究が進んだ。 プラズマ分離法 [ ] プラズマ分離法Plasma separation process PSP とは超伝導磁石とプラズマ物理を用いた分離法である。 原理はサイクロトロンでプラズマ化された 235U同位体を分離する。 フランスがこの形式を開発してRCIと呼んだ。 RCIは1986年、縮小され、計画は1990年まで延長されたが、RCIは今でも安定同位体の分離に使用されている。 電磁濃縮法 [ ] ウラン同位体の分離法の原理。 軌道と直交する強力な磁場でイオンにがかかり、重いウラン-238は外側に、内側では軽いウラン-235 濃紺 の濃度が高くなる。 イオン化して軌道に直交した磁場により飛行するイオンにが働き、質量の大きいウラン238は遠心力で外側の軌道、軽いウラン235は内側の軌道を通る。 と同じ原理。 により考案され、で使用された。 遠心分離に比べて可動部がなく、電力は大量に必要だが、装置の精度は低くても稼働させることができる。 マンハッタン計画時には電磁石に用いるの使用が制限されていたので、国立銀行からを借りて質量分析器を建造した。 銀線の方が電気抵抗が少なく多少たりとも消費電力削減に貢献した。 構造は単純だが、電力消費が他の方法よりも格段に大きいため、他の濃縮方法が実用化した現在においては実用には適さないとされてきたが、高度な技術がなくても建造できるため、同様の方法がでも使用されていた事が後判明した [ ]。 生成物 [ ] 濃縮ウラン [ ] ウラン235の濃度が天然ウラン 0. 劣化ウラン [ ] ウラン235の濃度が天然ウラン 0. 2%程度が一般的。 ウラン濃縮の工程を経ると、必然的にウラン238の比率の高いウランが生成される。 核分裂性のウラン235の濃度を高めることは、ウラン燃料として優れたように変化させたことになり、残りの235濃度を減じた部分は劣るように変化させるので劣化ウランと呼ばれる。 注意すべきはウラン238自体も放射性元素であり核分裂反応を起こすことである。 しかし、核分裂反応の閾値が高く、分裂時に放出される中性子のエネルギーがこの閾値に及ばないために連鎖反応が生じにくいことから、非核分裂性であるとされている。 ウラン238が高速中性子を吸収した結果生成される239は、核燃料として利用される。 ウラン濃縮の副生成物として発生する劣化ウランはのブランケット燃料やの材料として用いられるほか、比重の高さと発火性から、兵器の弾体()としても使用されている。 ウランには、人体に対する放射能毒性および重金属毒性があり、その粉塵を吸引することによる健康被害が懸念されている。 一部の平和運動家は、劣化ウラン弾の使用と発症の因果関係を指摘しているが、はこれを否定している [ ]。 関連項目 [ ]• ウレンコ 、ユーゼック 、テネックス - 関連企業 脚注 [ ]• Becker, E. ; Ehrfeld, W. ; Betz, H. ; Heuberger, A. ; Pongratz, S. ; Glashauser, W. ; Michel, H. et al. 1982. Naturwissenschaften 69 11 : 520—523. Becker; W. Ehrfeld; P. Hagmann; A. Maner; D. Munchmeyer 1986年5月. Microelectronic Engineering 4 1 : 35-56. Hagmann; W. Ehrfeld 1989年. International Polymer Processing Hanser Publishers 4 3 : 188-195. : 18-28. 1994年2月号. エネルギー・資源、13 1 pp. 60-65 1992• Nuclear Sci. and Tech. , 50, pp. 178-186 1980• 、34 4 pp. 63-69 1988• Bulletin of the Research Lab for Atomic Reactors, 1 1 pp. 201-204 1992• Journal of Nuclear Science and Technology, 27 11 pp. 983-995 1990• Die Angewandte Makromolekulare Chemie, 88 157 pp. 123-136 1988 外部リンク [ ] ウィキメディア・コモンズには、 に関連するカテゴリがあります。

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焦点: 崩壊寸前のイラン核合意、ウラン濃縮とは何か

ウラン 濃縮 と は

アメリカがイランへの経済制裁を強化する中、イランは核開発を強化した。 6月末に濃縮ウランの保有量は定められた量を超え、さらに今月になってイランは、濃度を商用使用のレベルを越える20%にまで高めることを匂わせた。 核保有国の思惑 先発組の核保有国は後発組の核保有を認めたくない。 理由は、核兵器を持つだけで強国アメリカと対等になれる。 だから先発組の核保有国は核兵器の拡散を望まない。 外交は軍事を背景に行う。 何故なら政治の延長に戦争が在り、戦争は政治の手段の一つ。 だから通常戦力で劣る国は発言が困難。 だが核兵器を保有すれば、強国と対等になれる。 仮に通常戦力でアメリカに劣っても、核兵器を持てば軍事力の代わりになる。 この現実が先発組の核保有国の優位性を失わせる。 先発組の核保有国は、これ以上核保有国が増えないようにした。 トランプ大統領がイラン核合意から抜けた理由になる。 低濃縮ウランは濃度20%未満。 これは商用原発に使われる。 高濃縮ウランは濃度90%以上。 これは核兵器に必用な濃度。 低濃縮ウラン:20%未満・商用原発用。 高濃縮ウラン:90%以上・核兵器用。 商用原発として使うならば低濃縮ウラン。 今のイランは低濃縮ウランの範囲内で濃縮を進めている。 19%までなら商用原発だと言える。 もし濃縮ウラン20%に達したら、これは明らかに高濃縮ウランを求める数値。 イランが核兵器用の高濃縮ウランを目標にしているかの判断は、濃縮ウラン20%が基準。 商用ならば濃縮ウラン20%は求めない。 濃縮ウラン20%は、イランが世界に核兵器を求める意思を示す。 戦争か平和の選択を迫る瀬戸際外交 今回のイランは20%の濃縮ウラン製造を見送った。 だがイランは意図的に緊張を高めることをしている。 イランの挑発は、アメリカがイランを攻撃する可能性を高める。 この様なことは瀬戸際外交と呼ばれ、国際社会で使われることが多い。 瀬戸際外交は相手国に戦争するにはコストが合わない小さな戦争を売りつける。 そして相手国が戦争回避目的で譲歩することで成功する。 だが相手国が怒って戦争を開始すれば、瀬戸際外交の失敗になる。 瀬戸際外交は戦前のドイツのアドルフ・ヒトラーが採用。 最初は成功したのだが、イギリスが怒ったことで戦争に発展した。 今であれば北朝鮮がアメリカに対して瀬戸際外交を行っている。 現段階では、北朝鮮の瀬戸際外交は成功した例になる。 ではイランではどうか? 例えば、ウラン保有の基準量は200kgだが全体で500kgを作った。 この場合の超過量は300kg。 この時、交渉相手のアメリカが「超過量300kgを提出すれば経済制裁を解除する」と言う可能性がでてくる。 同時に、アメリカがイランに濃縮ウランの超過量を放棄させるように誘導している。 これは危険なことだが、瀬戸際外交では基本的な方針なのだ。 理想的な外交と軍事とは 理想的な外交と軍事は、「軍事力を用いて相手国から奪い取り、それの返還を交渉における交渉材料にすること」。 もし交渉材料が無ければ作れば良い。 実際にプロイセンのフリードリヒ大王は交渉材料を作った。 典型例1:18世紀プロイセン(ドイツの母体) プロイセンのフリードリヒ大王は、ブランデンブルグ選挙公の肩書を持っていた。 オーストリア皇帝の継承は選挙による投票で選ばれる。 フリードリヒ大王は選挙権を交渉材料とし、オーストリアのシレジアを要求。 典型例2:シレジア戦後 オーストリアは対プロイセン同盟を持っていた。 プロイセンは対プロイセン同盟を解除させる目的で、先制攻撃によりオーストリアのサキソニアを奪取。 その後サキソニアの返還交渉を材料に、対プロイセン同盟の解除交渉を計画。 典型例3:北朝鮮による拉致 北朝鮮は日本人を拉致し、返還交渉を用いて日本から食料・金などを要求。 イランとアメリカで類似するのはドイツの前身であるプロイセン。 プロイセンのフリードリヒ大王は、積極的に交渉材料を作り対プロイセン同盟に対抗した。 イランも意図的に交渉材料を作りアメリカに挑んでいる。 トランプ大統領の決断は イランは瀬戸際外交でアメリカに挑んでいる。 これは正面からアメリカと戦争できないからだ。 だから戦争を売りつけて交渉を求めている。 極めて危険な外交だが、今のイランにはこれしか無い。 見た目はイランが主導権を持っているように見える。 だが実際に主導権を持つのはトランプ大統領。 イランは国の未来を外国人であるトランプ大統領に委ねたが、トランプ大統領が怒れば戦争が始まる。 執筆者:上岡 龍次(Ryuji Ueoka) プロフィール:戦争学研究家、1971年3月19日生まれ。 愛媛県出身。 九州東海大学大学院卒(情報工学専攻修士)。 軍事評論家である元陸将補の松村劭(つとむ)氏に師事。 これ以後、日本では珍しい戦争学の研究家となる。 必ずしも本サイトの立場を反映していません。 ご了承ください。 読者メニュー• 関連リンク• 大紀元日本について• サイト所有会社• 株式会社大紀元(英語名 DJY Japan Inc. TEL:03-6806-8902 FAX:03-6730-2861• EMAIL info djy. jp 運営会社• 特定非営利活動法人エポックメディア• TEL:03-6806-8903 FAX:03-6332-9990• 運営責任者: 金丸真弥• EMAIL info epochtimes. jp 大紀元 Global Group•

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