このため原子力委員会は,昭和42年の長期計画において,広汎な分野にわたる研究開発を系統的,計画的,かつ総合的に行うべきものを原子力特別研究開発計画(国のプロジェクト)として推進することとし,同年高速増殖炉及び新型転換炉の開発計画,並びに原子力第1船の建造計画をこれに指定したのをはじめ,昭和47年には遠心分離法によるウラン濃縮技術を,さらに昭和50年には核融合の研究開発を,同じく国のプロジェクトに指定した。また,昭和46年には東海再処理工場の建設を開始するなど,長期的,総合的な見通しの下に,昭和40年代以降原子力開発利用に関する大型研究開発プロジェクトが続々と開始され,推進されてきている。
昭和42年より10余年を経て,現在,これら大型研究開発プロジェクトのうち,新型転換炉,ウラン濃縮については,実用規模での技術の確認・実証と,経済性の見通しの確立を図りつつ,実用化を達成していく実用化移行段階を迎え,昭和55年度から昭和56年度にかけて行われた総合的な評価検討の結果,実用化を目指し,新たな出発を行うこととなった。また,再処理についても国による技術面,経済面での支援を得つつ,民間により商業工場を建設しようとする段階に達している。
以上のような観点から,これら大型研究開発プロジェクトについて過去の経緯も併せ,進展状況をふり返る。
① 新型転換炉
新型転換炉は,我が国がプルトニウムの本格的早期利用を目指して開発を進めている自主開発炉である。運転中の原型炉「ふげん」の成果の上に,関係者による検討が進められた結果,実証炉の建設が合意された。
これまでの新型転換炉開発の経過は次のとおりである。
〔国のプロジェクトとして発足するまで〕
昭和36年に策定された原子力開発利用長期計画では,ガス炉,軽水炉とならんで半均質炉が開発すべき炉型にあげられていたが,この半均質炉計画は,その進展につれ,研究開発の指向すべき方向等について多くの議論を呼ぶこととなり,行き詰まった。このため,今後の我が国の原子力研究開発全体を有機的な関係のあるものとするためには,在来型の炉の建設,国産化を進めるのと並行して,将来炉の開発目標をたてることが,我が国の原子力開発にとって緊急の課題であった。一方,昭和39年の第3回原子力平和利用国際会議(於ジュネーブ)において,各国の新型動力炉開発の進展状況が明らかとなり,我が国においても自主的に動力炉開発を行う気運に拍車がかけられた。
動力炉開発計画策定には,核燃料サイクルを含む総合的検討を必要とするため,昭和39年原子力委員会は動力炉開発懇談会を設け,大規模な検討を進めた。その検討の中で,核燃料問題を基本的に解決し将来の原子力発電の主流となるべき高速増殖炉については,早期に自主開発に着手することとしている。また,高速増殖炉の実用化までにはなお長い年月を必要とすると考えられ,新型転換炉に対しては検討途中に消極論もあったが,新型転換炉としては,在来型炉の技術と経験を活用することが可能であり早期実用化の要請にも適合し,かつ,核燃料の効率的利用を図ることができるよう,重水減速沸騰軽水冷却型とし,さらに高速増殖炉と新型転換炉をともに並行して開発する,開発実施のための特殊法人を設ける,等の結論が得られた。これにより,昭和42年には,動力炉・核燃料開発事業団が発足し,一元的体制の下に開発が進められることとなった。
〔自主開発〕
新型転換炉の開発に着手した当初は,我が国にとってウラン濃縮の国産化の具体的見通しがついていない時期であったため,原子力における自主性を確保する観点から,燃料にウラン濃縮を必要としない天然ウラン専焼の炉を開発することを目標としていた。しかし,技術開発の進展,我が国の核燃料サイクル確立の見通しなどから,燃料には,軽水炉の使用済燃料を再処理して回収されるプルトニウム及び減損ウランの利用を主とし,微濃縮ウランをも利用することへ目標を変更し,これに沿った技術開発が進められた。この結果,新型転換炉は,中性子の利用効率の高い重水減速の炉であるという特長とあいまって,プルトニウム及び減損ウランを有効かつ容易に利用できる特長を持つ原子炉となった。
また,新型転換炉開発には,軽水炉技術が積極的に活用できることから,実験炉段階を経ずに原型炉から着手し,実規模試験データ等に基づき設計を進め,原型炉設計に対する専門家等による評価検討(昭和44年10月)を経て,昭和45年12月,建設を開始し,昭和54年3月,本格運転を開始した。この原型炉「ふげん」は,自主開発であるため,運転データにより設計手法,設計コードの検証・改良が加えられるなど原型炉の建設・運転を通じて新型転換炉に関する知見とノウハウが蓄積されており,さらに主要試験施設も整備され,これらを核として,今後も実用化に必要な各種試験等を行う体制が整っている。
〔実証炉建設についての検討〕
原型炉に続く実証炉については,昭和48年より,基本構想の検討が開始され,現在設計作業が進展している。これと並行し,昭和51年より実証炉のための実規模試験が実施されており,これらの成果と,原型炉の運転実績などを踏まえて,新型転換炉の実用化方策についての検討が,原子力委員会新型転換炉実証炉評価検討専門部会によって行われた。同専門部会は,昭和56年7月に報告書をまとめ,自主技術開発の成果を十分評価し,新型転換炉のもつプルトニウム利用特性が,プルトニウムの早期利用を目指す我が国の核燃料サイクルと炉型戦略に適することを明らかにした上で,実証炉の建設・運転にあたっては,民間が積極的役割を担うことが適切であると結論した。
原子力委員会は同専門部会の結論を妥当なものと認め,その実現を図るため昭和57年1月,電気事業者を中心とする民間関係者に対し,協力と実証炉の建設・運転の実施主体の推薦を依頼した結果,昭和57年6月に至り,電気事業者より協力の意志表明があり,さらに実施主体として原型炉「ふげん」建設の施工管理,同炉の運転に対する要員派遣で大きな実績があり,官民双方からの支援の得やすい電源開発株式会社が推薦された。
引き続き,計画の具体化を図るため,昭和57年7月,関係者である科学技術庁,通商産業省,電気事業連合会,動力炉・核燃料開発事業団,電源開発株式会社の五者による新型転換炉実証炉建設推進委員会が設置された。
原子力委員会は,昭和57年8月,同推進委員会における検討結果を踏まえ,実証炉計画について電源開発株式会社が実施主体となり,官民協力の下に推進するとの基本方針を決定した。
今後,電源開発株式会社は,これまで,新型転換炉の開発を中心となって進めてきた動力炉・核燃料開発事業団から技術開発成果を継承し,さらに今後とも同事業団から燃料加工及び実証炉計画に必要な研究開発についての協力並びに電気事業者の協力を得つつ,実証炉の建設・運転を通じて,大容量化に伴う技術の実証及び経済性の見通しの確立を図るため,1990年代初め頃の運転開始を目標に実証炉の建設を進めることとしている。
② ウラン濃縮
我が国は現在,原子力発電に必要な濃縮役務の全量を海外に依存しているが,濃縮ウランの安定供給,自主的核燃料サイクルの確立などの観点から,濃縮ウラン国産化を推進する必要がある。このためのウラン濃縮技術開発については,昭和56年度に,動力炉・核燃料開発事業団のパイロットプラントが完成し,この成果を踏まえ,国産化を具体的に推進していく段階に達している。
これまでのウラン濃縮技術開発の経過は次のとおりである。
〔基礎研究期〕
原子力委員会は,昭和31年度に内定した原子力開発利用長期基本計画において,ウラン濃縮の基礎研究の推進を図ることとし,これを踏まえ,昭和32年から,大学,日本原子力研究所等において,ウラン濃縮についての基礎的研究が開始された。また,昭和34年3月,原子力委員会核燃料経済専門部会の中にウラン濃縮小委員会が設けられ経済性等の観点を含めた検討が行われた。昭和35年4月の同部会第二次中間報告(ウラン濃縮に関する報告)においては,近い将来大規模かつ経済的にウラン濃縮を行い得る濃縮法として,ガス拡散法,遠心分離法及びノズル法が挙げられたが,どの方法を採用すべきか,また濃縮ウランを海外から入手する可能性等については,将来の問題とされた。
原子力委員会は,その後も引き続き検討を行い,昭和36年2月に策定された長期計画においてウラン濃縮に関しては,将来の濃縮ウランの需要増大に備えて今後15～20年後にはその一部を国産化するため国情に適した技術の開発を促進するとの方針を打ち出した。
遠心分離法については,理化学研究所が開発した遠心分離技術を引き継いだ原子燃料公社(現在の動力炉・核燃料開発事業団の前身)が中心となって,アルゴン,六ふっ化イオウ等を用いた単機試験が実施された。また,ガス拡散法については,理化学研究所及び日本原子力研究所が中心となって研究開発が進められた。これらの研究開発の結果,昭和44年3月末,理化学研究所がガス拡散法によるウラン同位体分離に初めて成功し,また,同年5月,動力炉・核燃料開発事業団も小型遠心分離機によるウラン同位体分離に成功した。
〔特定総合研究期〕
昭和40年代初期までには,遠心分離法及びガス拡散法の優劣についての我が国の評価は定まっていなかったが,昭和43年6月,原子力委員会は,「ウラン濃縮については,これまでの試験研究の進捗状況をも考慮し,各方式の研究開発を行うが,昭和47年頃において各方式の研究成果の評価を行い,可能な限り一方式に研究開発を集中する」との方針を定め,昭和44年8月,「ウラン濃縮研究開発基本計画」を決定し,動力炉・核燃料開発事業団の遠心分離法並びに日本原子力研究所及び理化学研究所のガス拡散法を原子力特定総合研究に指定した。昭和45年度からの3年間,同基本計画の下で,ウラン濃縮についての研究開発は急速に進展した。
〔国のプロジェクトとしての推進〕
特定総合研究期3年間の研究開発の結果,ガス拡散法は当時,欧米との格差が大きく,さらに,設備が相当な規模に達しない限り経済的にも不利であることなどから,我が国における採用には問題があるのに対し,遠心分離法は,国内の研究開発の進展により欧米との技術格差は縮まっており,同方式により国際競争力のある濃縮工場を実現することが可能と判断されるようになり,また同方式は比較的電力消費量が少なく,需要に応じ工場の段階的増設が可能である等国産工場に適した技術であると評価された。これを受け,昭和47年8月,原子力委員会は「ウラン濃縮技術開発に関する基本方針」を決定し,遠心分離法について,昭和60年までに我が国において国際競争力のあるウラン濃縮工場を稼動させることを目標に,そのパイロットプラントの建設・運転までの開発を国のプロジェクトとしてとりあげ,動力炉・核燃料開発事業団を中心に強力に推進することとなった。
経済性に優れたウラン濃縮工場を作り上げていくには,遠心分離機等の個々の機器の性能向上とともに総合システムとしての開発が必要であり,このため,昭和48年度から進められた研究開発は,機器開発とシステム開発を並行して実施し,その成果を総合的に評価した上でパイロットプラントの建設に入ることとしていた。開発は順調に進み,当初の予定通り,昭和52年度,プラントとしての安定性,経済性等に関する総合的な試験を行うパイロットプラントの建設に入り,なお進行中の遠心分離機の性能向上等を順次反映させつつ,昭和54年9月には,第1A運転単位(遠心分離機1000台)が運転を開始し,次いで昭和55年10月には第1B運転単位(同3000台)が,そして昭和57年3月には,第2運転単位(同3000台)が運転を開始し,パイロットプラントは全面的に運転を開始することとなった。
〔実用化のための検討〕
原子力委員会が,ウラン濃縮国産化の進め方について検討を行うため設置したウラン濃縮国産化専門部会は昭和56年8月報告をとりまとめた。その報告において,大規模な原子力発電計画を有する我が国としては,濃縮ウランの安定供給,自主的核燃料サイクルの確立などの観点から,濃縮ウランの国産化を進めていく必要があることをあらためて確認した。また,遠心分離法ウラン濃縮技術については,性能面及び信頼性の面からは確立されつつあるが,今後,経済性の面において,遠心分離機の低コスト化,その他の機器の大型化,合理化を図っていく必要があるとし,今後のウラン濃縮国産化の目標としては,可能な限り,早期に国産化を図ることが望ましいという観点から,商業プラントは昭和60年代前半に運転を開始することとしている。このため具体的には,商業プラントに先立って,遠心分離機の低コスト化及びその他の機器の大型化,合理化等に係る技術開発を行うため原型プラントを建設・運転する必要があり,同プラントの建設・運転については,技術開発のリスクが残されていることなどから,当面,動力炉・核燃料開発事業団がその建設・運転に当たり,民間は,これに積極的に協力していくことが現実的であるとしている。
同部会報告は,新しい長期計画にも取り入れられ,上記の方針に沿って,現在ウラン濃縮の国産化のため,動力炉・核燃料開発事業団においては原型プラントの建設準備が進められており,一方,民間においても将来の商業プラントの建設に向けて検討が進められている。
③ 再処理
ウラン資源に乏しい我が国は,国内で核燃料サイクルを確立し核燃料の有効利用を図ることとしており,その要である再処理についても国内で行うことを基本方針としている。これによりプルトニウム利用に関する主体性を確実なものとすることができる。
この基本方針の下に,再処理技術の蓄積を図り,同時に再処理需要の一部を賄うため,動力炉・核燃料開発事業団東海再処理工場が建設され,昭和56年1月より本格操業を行っている。今後は増大する再処理需要に対処し,大規模な民間再処理工場を建設する必要があり,現在,日本原燃サービス(株)が昭和65年度頃の運転開始を目途として立地選定等の諸準備を行っている。
なお,民間再処理工場が完成するまでの間,東海再処理工場の能力を上回る再処理需要については,海外への再処理委託により対処することとしている。
これまでの再処理の技術開発の経緯は次のとおりである。
〔我が国における再処理技術の開発の経緯〕
我が国における再処理の推進については,昭和31年の原子力開発利用長期基本計画において,再処理は原子燃料公社において行うこととされたのが始まりである。
その後,日本原子力研究所と原子燃料公社は協力して再処理に関する研究を進め,種々の再処理法に関する基礎的研究が行われるとともに,すでに欧米で実用化の域に達していた溶媒抽出法による工学的実験装置による基礎工学データの入手等が行われた。さらに,昭和34年に原子力委員会に設置された再処理専門部会の場で我が国における使用済燃料の再処理のあり方について審議がなされ,昭和37年4月,1日の処理量0.7トンないし1トン程度の再処理施設を建設すること,我が国においては再処理技術が未経験の分野であり十数年の経験を有する先進諸国から技術導入を行うが,施設の建設に当たっては,国内技術で賄われるものも多いので最大限国産化を図るべきであること等を内容とする審議結果が報告された。
原子燃料公社では,この結論に沿い,昭和38年から予備設計を英国のニュークリアケミカルプラント社に委託し,昭和39年に完了した。詳細設計については,マルクール,ラ・アーグ両再処理工場の設計を行った実績のあるフランスのサンゴバン社に委託し,昭和44年1月に終了した。この設計を基に,動力炉・核燃料開発事業団では昭和46年6月より東海再処理工場の建設に着手し,昭和52年3月に未照射ウランによるウラン試験を終了した。その後,昭和52年9月に実際の使用済燃料を用いたホット試験を開始し,使用前検査を経て,昭和56年1月から本格繰業に入っており,ホット試験開始以来昭和57年8月末までに使用済燃料約150トンを処理している。
このように東海再処理工場の建設・運転が進む一方,昭和42年の長期計画において,使用済燃料の再処理は国内で行うこととし,当分の間は,東海再処理工場で行うこととするが,将来は,民間企業において再処理事業が行われることが期待される,とされた。これを踏まえ昭和54年の原子炉等規制法の改正により,内閣総理大臣の指定の下に実施する形で民間における再処理事業の道が開かれ,昭和55年3月には,電力会社が中心となって日本原燃サービス(株)が設立されるに至った。同社では,昭和65年度頃に大規模な再処理工場を運転開始させることを目標として,現在,立地選定等の諸準備を行っている。
〔東海再処理工場における経験と今後の課題〕
東海再処理工場は上述のように,設計は海外において行われたが,昭和46年から建設,それに引き続き運転が行われ,現在までの間に,再処理工場の建設・運転に関する貴重な経験が積み重ねられてきている。
建設においては,コンクリートセルを累積した複雑な構造物の施工,溶接をはじめとした機器,配管に関する厳しい基準に基づく施工等を経験し,また,ウラン試験においては,再処理工程等に関する運転員の十分な実地訓練を積み,さらに,ホット試験以後については,実際の使用済燃料を再処理するという経験を積んでいる。また,昭和53年10月の酸回収蒸発缶の故障,昭和56年2月の酸回収精留塔の故障等種々のトラブルを経験したものの,逐次これを克服してきている。
これらの経験により,再処理技術は,基本的に確立しており,加えて動力炉・核燃料開発事業団では放射性廃棄物処理,放射能放出低減化等の技術開発を進めている。東海再処理工場で得られたこれらの貴重な経験や技術開発の成果を,現在計画中の民間再処理工場の設計・建設・運転に十分反映するため,昭和57年6月,動力炉・核燃料開発事業団と日本原燃サービス(株)の間に「再処理施設の建設・運転等に関する技術協力基本協定」が締結され,動力炉・核燃料開発事業団の経験を日本原燃サービス(株)へ円滑に移転するための基礎が固められた。同基本協定は,技術者の相互派遣,技術情報の提供等の技術協力の内容,方法等について枠組みを定めたものであり,具体的な協力内容については,さらに両者間で協議し,具体化させていくこととなる。
民間再処理工場が運転を開始するまでの実用化移行段階において,国としては,同工場の立地の確保が円滑に進むよう支援し,資金調達等についても適切な支援を行っていくことにしている他,技術的支援として,再処理施設の大型化に対応するために必要となる再処理主要機器の技術の実証,環境への放射能放出低減化,保障措置の信頼性向上に関する技術開発等を行うこととしている。
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