小型原子炉にのしかかる拡大する訓練負担
大阪府東大阪市にある近畿大学の教育用原子炉が生み出す熱出力は最大1ワットで、ろうそくの炎より小さい。大学によると、運転可能な状態を維持するには年間約2億円かかる一方、企業の利用料と政府の実習補助金による収入は約600万円にとどまる。義務付けられたウラン燃料の交換によって、さらに大きな費用負担が加わる恐れがある。
目次
この原子炉は、現在稼働している日本唯一の大学原子炉だ。もう一つの施設である京都大学の原子炉は一時運転を停止している。2024年度には近畿大学で250人を超える学生が実習を受けた。企業も、がん治療の研究や原子力施設の解体に関する実験に利用している。
日本と米国は2022年9月、同原子炉の高濃縮ウランを低濃縮ウランに置き換え、使用済みの燃料を米国に返還することで合意した。転換費用は数百億円に上る見通しで、近畿大学もその一部を負担するとみられる。
この問題は、福島第一原発事故後、依存度の低減を目指してきた日本が原子力発電の利用拡大へと向かう中で浮上している。老朽化した原子炉を安全に解体できる人材も必要だ。しかし、文部科学省の統計によると、原子力関連の大学学科・課程への入学者は1994年度の579人から2024年度には177人に減少した。
0.01ワットで学ぶこと
福井工業大学の学生約20人が8月、近畿大学原子力研究所で行われた実習に参加した。制御盤を見ながら、核分裂連鎖反応を安定状態にすることを目指した。
計器の数値が0.01ワットに達すると、実習に参加していた学生が結果を告げた。
0.01ワット。臨界に達しました
臨界とは、核分裂の各世代が次の世代を維持するのに十分な中性子を生み出す状態を指す。制御された原子炉では、運転員が反応を一定の水準に保てる。ここでは、学生たちは原子炉の最大熱出力のわずか100分の1で臨界に到達した。
この実習では、計算を計器の読み取りや制御操作、実際の連鎖反応と結び付けて学べる。熱出力がこれほど小さい原子炉でも、発電をせずに原子炉運転の原理を教えることができる。
近畿大学原子力研究所の若林源一郎教授は、実習の目的についてこう語った。
原子力とは何か、そして安全にどう利用できるのかを学生に学んでほしい
近畿大学の原子炉施設案内によると、原子炉室に隣接する部屋の制御卓は、学生の実習に適した起動、停止、出力調整ができるよう設計されている。
教育用原子炉の仕組み
UTR-KINKI原子炉は高さ約2メートル、直径約4メートル。出力が極めて低いため、しばしば「ゼロ出力炉」と呼ばれる。水で中性子を減速させ、炉心の周囲にある黒鉛で中性子の一部を燃料に向けて反射する。
中性子が減速すると、ウラン燃料の核分裂が持続しやすくなる。黒鉛は反応に使える中性子を保ち、制御棒によって運転員が反応を調整する。近畿大学によると、原子炉出力の制御には中性子検出器5基と制御棒4本を使用する。
炉心には、ウランとアルミニウムの合金でできた平板状の燃料要素が12枚あり、6枚ずつ2群に分けられている。このコンパクトな配置は、商用原子力発電所に必要な大量の熱を生み出すのではなく、実験や実習に適している。
近畿大学によると、原子炉の残留ガンマ線量は非常に低い。遮蔽設備により運転中も原子炉室に入ることができ、室内では放射線の監視が行われる。そのため学生は原子炉物理に加え、遮蔽、監視、立ち入り管理といった放射線防護も学ぶ。出力が極めて低くても、これらは実習に欠かせない要素だ。
60年以上にわたる共同利用
近畿大学の研究所の沿革によると、UTR-KINKIは日本初の民間・大学原子炉だ。1960年の研究所設立から、その後の研究用途拡大につながる施設の追加まで、開発は長期にわたった。
- 1960年4月：研究と教育を目的に、近畿大学が原子力研究所を設立。
- 1960年8月：原子炉の設置が認可される。
- 1961年11月11日：熱出力0.1ワットで初臨界に到達。
- 1974年10月：最大熱出力を1ワットに引き上げる。
- 1984年1月：小動物照射、中性子ラジオグラフィー、垂直照射の拡充に対応する施設を追加。
- 2022年9月27日：日本と米国が原子炉燃料の転換に取り組む方針を発表。
中性子ラジオグラフィーは、異なる種類の放射線を使うX線画像が内部構造を映し出すのと同じように、中性子を使って物体の内部を調べる技術だ。照射施設では、研究者が管理された条件の下で試料に放射線を照射できる。
近畿大学の原子炉は、大阪、神戸、名古屋、九州の各大学の学生らが教育や実習に利用している。研究所は教員や一般向けの講習会、セミナーも実施している。その役割は、自大学の学生への教育にとどまらない。
利用の多い施設、乏しい直接収入
近畿大学は、点検などの保守期間を除き、年間約130日原子炉を運転している。大学の授業に加え、企業も、がん治療に関係する研究から原子炉の廃炉作業を想定したシミュレーションまで、さまざまなプロジェクトに利用する。
若林教授は、運転日程の過密さについてこう語った。
（とても忙しくて）休める日はほとんどない
大学によると、年間の保守・警備費は約2億円。企業の利用料と政府の実習補助金を合わせた収入は約600万円だ。収入で賄えるのは公表された年間費用の約3％にすぎず、残る約1億9400万円は近畿大学がほかの財源から負担することになる。
この比較からは、実習日程が埋まっていても財政難に陥り得る理由が分かる。複数の大学の学生を受け入れ、外部の研究も支える一方、継続的な費用の大半は近畿大学が負担している。さらに大規模な燃料転換事業が、こうした継続的な負担に加わることになる。
ウラン燃料を交換する理由
近畿大学で使われている高濃縮ウランはもともと米国が供給したもので、核兵器に転用される可能性への懸念から、米国は返還を求めていた。濃縮とは、核分裂の連鎖反応を起こしやすいウランの一種、ウラン235の割合を高めることを指す。低濃縮燃料は、高濃縮燃料よりウラン235の割合が低い。
米国の国家核安全保障局（NNSA）と日本の文部科学省は、2022年9月の発表で合意内容を明らかにした。UTR-KINKIを低濃縮燃料に転換し、すべての高濃縮ウランを米国に返還することで合意した。
NNSAによると、京都大学臨界集合体から高濃縮ウランが搬出されたことで、近畿大学の原子炉は日本で高濃縮ウランを使用する最後の研究炉となった。この合意は、核兵器に転用され得る核物質を削減する、より広範な取り組みの一環だ。
転換後、既存の燃料は安全に米国へ輸送され、低濃縮ウランとの混合による希釈や、その他の処分、またはその両方が行われる予定だ。希釈とは、高濃縮物質をウラン235の含有量が少ないウランと混ぜ、濃度を下げることをいう。
当時のNNSA長官ジル・フルビー氏は、調印式で日米協力についてこう述べた。
日本との緊密な二国間関係に感謝しており、今後数年のうちにこの最新の取り組みの完了を発表できることを期待しています
安全保障上の合意と巨額の費用
燃料転換費用は数百億円に上ると見積もられている。近畿大学もその一部を負担するとみられ、年間の運営赤字に加えて、もう一つの財政課題が生じる。燃料を交換した後も、原子炉が教育や研究の用途に適した状態を保てるようにする必要がある。
転換の確定した完了時期や最終的な費用分担は示されていない。フルビー氏の2022年の発言は「今後数年のうち」の完了に言及していたが、大学にとって公表された期限は示されなかった。
NNSAは近畿大学との合意を発表した際、より広範な取り組みについても説明した。2022年初めには、米国のジョー・バイデン大統領と日本の岸田文雄首相が、日本の研究炉3基から高濃縮ウラン30キログラム超を搬出したと発表していた。
当時、NNSAの核物質管理・最小化局は、世界各地の研究炉と医療用放射性同位体製造施設について、108施設で低濃縮化を完了するか、運転停止を確認したと発表した。また、核兵器に転用可能な核物質について、約7275キログラムを搬出するか処分を確認したとしていた。
近畿大学が直面する課題は、安全保障上の目標と教育予算が交わるところにある。両政府は既存燃料の搬出に合意した一方、実践的な実習を継続するには、大学にとって負担可能な代替燃料の導入計画が必要だ。
学生の減少、実習機会の減少
かつて日本では、大学に教育用原子炉が6基設置されていた。現在残るのは2基だけで、京都大学の一時停止により、稼働中の大学施設は近畿大学のみとなっている。京都大学での実習再開は早くても翌年度以降と見込まれるが、具体的な日程は示されていない。
文部科学省の統計によると、原子力関連の学科・課程への入学者は、1994年度の579人に対し、2024年度は177人だった。402人、約69％の減少で、直近の入学者数は以前の約31％にあたる。
文部科学省の学校基本調査に基づく2015年の学生統計によると、減少は福島第一原発事故より前から始まっていた。この資料では、入学者数は1992年度にピークを迎えた後に減少し、2007年度から回復したものの、2011年の地震と原発事故の後、再び減少したとされる。
同資料によると、在籍者総数のピークは1994年度だった。入学者数はその年度に入学した学生を数えるのに対し、在籍者総数にはすでに修学途中にある学生も含まれる。この二つの指標から、教育を通じた人材育成の流れが縮小している状況の異なる側面が分かる。
若林教授は、実際の原子炉を使える機会が将来の専門家の進学先に影響しかねないと警告した。
教育用原子炉がなくなれば、若者が海外に行くことになりかねない
原子炉の解体にも人材が必要
原子力の利用拡大へと向かう日本では、原子炉の運転や放射線安全を理解する人材が必要だ。老朽化した施設にも、プラントを安全に廃止し、構造物や放射性物質を処理する廃炉の計画と実施を担う専門家が求められる。
環境経済学・政策を専門とする早稲田大学の松岡俊二教授は、商用原子力発電所の運転にも廃炉にも、教育用原子炉での実践経験が重要だと述べた。
松岡教授はまた、大学には技術教育と社会への説明責任を結び付ける必要があると指摘し、次のように述べた。
原子炉の運転に関する透明性を示し、社会にとっての価値への理解を広げ、社会に開かれ、積極的に関わる原子力専門家を育成すること
近畿大学はすでに、この課題に関わる複数の要素を担っている。原子炉の制御を学ぶ学生、施設の解体に関連するアイデアを検証する企業、そして一般向けの教育プログラムだ。資金問題は、燃料交換に関する国際的な合意に加え、こうした活動を継続できるかどうかにも関わる。
中心的な課題は、施設を維持する機関の枠を超えて利用されている施設の費用を、誰がどう負担するかだ。若林教授は政府の支援拡充を求めている。年間収入が保守・警備費の約3％にすぎず、大規模な燃料転換費用も迫る中、その要請は日々の運転と、異なる燃料で教育を続ける原子炉の能力の両方に関わっている。
要点
- 東大阪市にある近畿大学の原子炉は、現在稼働中の日本唯一の大学原子炉で、2024年度には250人を超える学生が実習を受けた。
- 年間の保守・警備費は約2億円。企業の利用料と政府の実習補助金による収入は約600万円にとどまる。
- 日本と米国は2022年9月、高濃縮ウランを交換し、既存燃料を米国に返還することで合意した。
- 転換費用は数百億円に上ると見積もられ、近畿大学もその一部を負担するとみられる。
- 原子力関連の大学学科・課程への入学者は、1994年度の579人から2024年度には177人に減少した。
- この施設は、原子炉運転の実習や研究、廃炉関連の作業に関わる人材育成を支えている。
