AREVA燃料集合体テストの失敗はMOX燃料テストの破滅を運命づける（AREVA Fuel Assembly Test Failure Dooms Plutonium Fuel）
AREVA燃料集合体テストの失敗は
MOX燃料テストの破滅を運命づける
AREVA Fuel Assembly Test Failure Dooms Plutonium Fuel Test
2008年8月4日
憂慮する科学者同盟
Union of Concerned Scientists Citizens and Scientists for Environmental Solutions
http://www.ucsusa.org/news/press_release/nuclear-fuel-test-failure-0140.html
翻訳 グリーン・アクション／美浜の会
３４トンの余剰核兵器プルトニウムを、「混合酸化物」(ＭＯＸ)燃料として原発で使用（燃焼）するエネルギー省（ＤＯＥ）の計画は、また一つの深刻な障害につまずいてしまった。デューク・エナジー社は、サウスカロライナ州のカトーバ原発１号機で４つの試験用ＭＯＸ燃料集合体を多年にわたって装荷するテストの期間を早めて終了した。この燃料の設計が深刻な欠陥を持っている可能性があるというのがその理由である。
その結果、もしＤＯＥのＭＯＸテストが、ＭＯＸ燃料を大規模スケールで使用するために必要な裏付けデータを獲得するのならば、ＭＯＸ燃料製造会社−フランス国有核会社AREVA−は、欠陥のある燃料設計をやり直して新たにＭＯＸ燃料を製造し、原発での燃焼テストを再度行わなければならないことになる。実際に使用されるものと同一の、同じ規模の燃料集合体完全燃焼テストなしには、いかなるＭＯＸプログラムも前に進むことはできない。
しかしながら、新たなテストはＤＯＥプログラムの一層の遅れと一層のコスト超過をもたらす。ＤＯＥのこのプログラムは既にスケジュールが１０年遅れており、最初に提案された時より数十億ドル以上かかると見積もられている。
分離されたプルトニウムを処分するためのはるかに簡単で、迅速で、安価な方法は、それを高レベル廃棄物と混合しガラスブロックに「固定する」ことである。しかし、ＤＯＥは、あらゆる固定化技術の開発を中止することを計画している。
原発の燃料
過去３０年の間、米国の原発はウラン燃料を使ってきた。ウラン燃料ペレットが詰まっている長い金属管は金属製の枠に多数収められて燃料集合体を形成する。燃料集合体は原子力発電所に輸送され炉心に装荷される。
ＭＯＸ燃料集合体は従来のウラン集合体と似ている。違いは、ＭＯＸ燃料ペレットの方はウランとプルトニウムの両方から作られているということだ。
燃料集合体は、普通３つの運転サイクルの間、炉心に装荷されている。１運転サイクルとは次の燃料取り替えまでの期間であり、カトーバ原発の場合それは１８ヶ月である。燃料取り替えのときに、燃料集合体の約４０パーセントが炉心から取り出され、新しい燃料集合体と交換される。
デューク・エナジー社は、原子炉の最近の定期点検（燃料取り替え停止）に関する６月１０日の報告書で、中断しなければならなかったＭＯＸテストについて原子力規制委員会（ＮＲＣ）に報告した。その報告書では次のように述べられている：「過大な集合体の膨張のため、炉心からＭＯＸ燃料集合体を取り出さなければならなくなり、カトーバ原発１号機の１８ヶ月運転サイクル炉心設計は変更を余儀なくされた。・・・」1
ＭＯＸ試験を中断させた問題は、燃料集合体制御棒案内管に、Ｍ５と呼ばれる独自の試験的な合金をAREVAが使用していることにどうも起因しているらしい。Ｍ５案内管を使用する何十ものAREVAのウラン燃料集合体は、ペンシルバニア州のスリーマイル島原発１号機、オハイオ州のデイビス・ベッセ原発、サウスカロライナ州のオーコニー原発およびフロリダ州のクリスタル・リバー原発３号機を含む、他のいくつかの米国の原発の炉心に現に存在している。
失敗した実験
2005年６月に、デューク・エナジー社は、 サウスカロライナ州のロックヒル近くのカトーバ原発１号機に４体の兵器級プルトニウム(ＭＯＸ)燃料の先行試験集合体(LTA)を装荷した。 AREVAは、チャールストンからフランスに送られていたロスアラモス国立研究所の米国産プルトニウムを使用して、先行試験集合体を製造した。カトーバ原発での試験プログラムは、米国の原発でＭＯＸ 先行試験集合体が安全に使用できることを実証するためのものだった。その実証は、カトーバ原発とマクガイヤー原発の合計４機の炉心に最高４０パーセントまでＭＯＸ燃料を装荷するのに必要なＮＲＣライセンスを得るための必須条件であった。
ＭＯＸ先行試験集合体は改良型Mark-BWと呼ばれるAREVAの設計に基づいていた。このタイプの燃料は、燃料ペレットを詰め込んだ燃料被覆管、および原子炉を停止するために炉心に制御棒を挿入するための制御棒案内管に従来のジルカロイ−４金属を使用する代わりに、Ｍ５を使用している。AREVAがジルカロイの代わりにＭ５を使用した理由は、Ｍ５の方が一般に運転中での腐食の進展がより遅いからである。
デューク・エナジー社は、2006年１２月に、２回目の１８ヶ月運転サイクルのために４体の集合体すべてを再装荷した。2008年４月のＮＲＣへの説明では、AREVAはＭＯＸ先行試験集合体は３運転サイクルにわたって使用されることを予定していると述べていた。2 (デューク・エナジー社は、通常、非ＭＯＸ燃料［ウラン燃料］を３運転サイクルまで使用する。) しかしながら、今年６月の燃料交換停止中に、デューク社は「過大な集合体の膨張のため」カトーバ原発１号機の炉心から全てのＭＯＸ先行試験燃料を取り出した。そして、膨張が起こったため、炉心の設計を変更するという対応をしなければならなかった。3 予期しなかった制御棒案内管の膨張は、燃料集合体を変形させ、損傷を与え、そのために燃料冷却の質を低下させ、原子炉停止のために必要な制御棒を挿入する能力を妨害させる可能性が生ずる。結果として、デューク社とAREVAは、非ＭＯＸ燃料［ウラン燃料］で最近達成されたような高い燃焼度についてのＭＯＸ先行試験集合体の燃焼データを何も得ることができないだろう。さらに、欠陥のある燃料で過去３年間の使用中に入手したデータは使えないだろう。 AREVAはＭＯＸ燃料を設計し直し、資格認定プロセスを再び全面的にやり直さなければならない。
アトランタでの８月１日のＮＲＣとの会合でデューク・エナジー社が供述したところによると、欠陥のあるＭＯＸ燃料集合体は、現在カトーバ原発１号機の使用済み燃料プールにあり、それらに関する今後の計画ははっきりしていない。
2007年7月に、国家原子力安全保障局（ＮＮＳＡ）の職員、ケーティー・フォーグラーは、「ＭＯＸ燃料先行集合体は・・・うまく機能している」と報告した。 4 フォーグラーは誤った情報を伝えられていたのだ。ＮＮＳＡおよびその契約者(デューク・エナジー社とAREVA)は、ＭＯＸ先行試験集合体で問題が起こっているかもしれないことをその時認識していたはずだった。 AREVAの燃料での過大なＭ５制御棒案内管の膨張− AREVAによれば「予想されたよりはるかに高い」膨張率−の問題は、実は2007年４月にAREVAのMarkB12を２運転サイクルにわたって使用していたスリーマイル島原発１号機の２０体のウランの燃料集合体で最初に発見されていた。発見されたとき、少なくとも９４の欠陥のある集合体がスリーマイル島原発１号機の炉心にあった。
2008年４月のAREVAの燃料性能の説明会では、多くの原発−オコニー原発２・３号機、スリーマイル島原発１号機、デイビス・ベッセ原発、クリスタル・リバー原発を含む−では「予期しない」Mark B12 のＭ５制御棒案内管の膨張について追跡検査がなされた事実が報告されている。
集合体の膨張が設計限界を超えていたという事実にもかかわらず、スリーマイル島原発のオペレーター(AmerGen社)は、上端の器具を変更した後に、３回目の運転サイクルで、それらの集合体のうち２つ以外のすべてを再装荷することを決定した。オハイオ州のデイビス・ベッセ原発のオペレーターも同じことをした。逆に、デューク・エナジー社は、カトーバ原発１号機で、３回目の運転サイクルでは欠陥のあるＭＯＸ集合体を全く再装荷しないことを決定した。
ＭＯＸプログラムははたして継続するべきか？
このAREVAのＭＯＸ燃料の大失敗は、ＭＯＸプログラムがもつ技術的な不確実性、危険性、およびコスト問題を暴露したまたもう一つの実例である。 AREVAは、過大な集合体膨張の原因をまだ突き止めていないが、多分、Ｍ５制御棒案内管を備えたMark Bシリーズは設計変更、または放棄されなければならないことになるだろう。これは、ＭＯＸテストが失敗したことを意味し、AREVAがＭＯＸ燃料計画の振り出しに戻る必要を意味している。米国ではＭＯＸ燃料製造能力がないため、新たな先行試験集合体はフランスで製造されなければならないことになる。しかしそれは、新たな環境関連の書類、輸出ライセンス、輸送のセキュリティ計画および新たな燃料製造計画が必要とされ、政治的および技術的に挑戦的な問題である。さらにやっかいな問題は、AREVAが欠陥のある集合体で使われていたＭＯＸ燃料ペレットを製造したフランスのカダラッシュにある工場はもう閉鎖されてしまっていることにある。「憂慮する科学者同盟」（ＵＣＳ）および「地球の友」（ＦＯＥ）は、この問題は核兵器級ＭＯＸ燃料の資格認定プログラムに少なくとも８年の遅れを引き起こすだろう、と推定している。
米国議会は直ちにＭＯＸプログラムについて審理を開始し、そのプログラムを終了させることを検討するべきだ。また、ＭＯＸプログラムに関する四半期報告書を提供することを議会から課せられている会計検査院（ＧＡＯ）は、Ｍ５材料を使用しているすべての米国の原発を調査し、更にそれらの原発を停止させて欠陥材料を除去するべきかを調査すべきだ。
Endnotes
1 Duke Energy, “Catawba, Unit 1 – Core Operating Limits Report, Cycle 18, Revision 2,” June 10, 2008, p.6.NRC ADAMS accession number ML081650181.
2 AREVA, Fuel Performance Meeting overheads, April 8-9, 2008, Lynchburg, Virginia, ADAMS accession number ML081300390
4 Katie Vogler, “U.S. Surplus Weapon-Grade Disposition Program,” Proceedings of the Institute of Nuclear Materials Management 48th Annual Meeting, Tucson, Arizona, July 2007.
