廃炉の話をしようや 2: 廃炉の期間，費用，廃棄物

[:ja]第1回目は廃炉とは何かの話をしました．原子炉は巨大な湯沸し器ですが，普通の湯沸し器と違う所は，放射性物質で汚染されているので簡単に捨てられないことです．寿命が来たり壊れた原子炉を処理することが廃炉です．第2回目はこの廃炉にかかる期間と費用，その廃棄物の処理をグライフスバルドの例と共に見ていきたいと思います．

4. 廃炉の期間と費用

現状では，廃炉の期間は解体撤去と安全貯蔵方法のどちらも最低30年は必要と考えられています．

廃炉の費用は原子炉がそれぞれカスタマイズされていることから原子炉ごとに異なり，不明というのが正直なところです．グライフスヴァルト原発の廃炉では5000億円が試算とされています．

5. 廃炉の資金

資金は通常，燃料の最終処分を含む後処理の資金の一部として電力会社が積立てることになっています．それは電気料金の一部となります．ただし日本では，核燃料サイクルを確立して使用済み燃料を再処理する計画が成功することになっていますので，最後に残る使用済み燃料の最終処分の費用は考慮されていません．(記録者補足: 核燃料サイクル確立のために2011年まで45年間10兆円以上の予算を税金と電気料金から投入していますが，まだ成功のめどは立っていないという新聞記事があります[Tokyo Shinbun 2012年1月5日])

ドイツの場合300億ユーロから360億ユーロを積立てることになっていますが，これには国際基準があるわけではなく，国によっては積立てていない国もあります．ドイツでは一時的には国で基金を作るという動きがありましたが，当時は電力業界の積立金を国に移管することに電力業界が反対し，立ち消えになりました．しかし．現在は企業の積立ではとても賄えないだろうという予想になってきました．そこで電力会社は，廃炉の資金が不足しても責任を負わず，後は国に任せようと，基金の設立に賛成の方向に方針を転換しているようです．そうなると，原子力発電を利用していない後の世代が廃炉の負担を負わなければならなくなります．この問題がどういう方向で解決されるのかはまだわかりません．

6. 廃炉の廃棄物

廃炉によって排出される廃棄物には異なる汚染状況により高・中・低レベルの廃棄物と，それ以外があります．

1. 高レベル放射性廃棄物: 使用済み燃料など
2. 低・中レベル放射性廃棄物: 施設で利用され放射性廃棄物として取り扱うもの
3. その他: 通常の産業廃棄物として扱われれるもの

放射性廃棄物として取り扱う基準は 10 m Sv/y (ミリシーベルト/年)超の汚染かどうかで判断されます．この基準値で本当に安全かどうかの保証はありませんが，10 m Sv/y 以下であれば，市場に出してリサイクルすることもできます．また，放射線核種によって人体への毒性などが異なるので，核種毎に基準値が規定されています．

7. 廃棄物の除染

除染とは，放射性物質を取り除いて放射性物質を安全に保管するために移動させるということです．除染によって廃棄物表面の放射性物質を取り除き， 汚染度を引き下げます．それによって，放射性廃棄物として取り扱うものの量を減らすことができます．この作業も廃炉では重要です．

1つ注意することは除染とは放射性物質を無害化することではありません．汚染されたもの(配管など)は表面が汚染されていることが多いため表面の汚染部分を高圧水や，鉄の粉を吹き付けて洗浄，あるいは化学的に削りとります．基本的に私達は汚染を浄化するための安価で実用的な技術を現時点では持っていません．つまり放射性物質はなくすことができないので，それを集め，濃縮します．それを長期に渡って保存して放射性物質の放射能が低くなるのを待ちます．

こうして汚染部分を削りとった配管などは放射線量が低くなります．こうすることで中低レベルの放射線汚染物質の量を減らします．(高レベルの廃棄物は使用済み燃料，つまり放射性物質そのものなので表面を削るというような除染は意味がありません．) 除染によって廃炉後の放射性廃棄物は原発全体の5%前後に削減されます．

この5%前後の廃棄物は，最終処理場へと運ばれます．この先の話は最終処分をどうするかという話に続きますが，それは今回の勉強会の範囲を越えます．

8. 廃炉の例: グライフスヴァルト原発の廃炉

世界最大の廃炉作業をしている原発が，ドイツ北東部にあるグライフスヴァルト原発です．5 基の原子炉で廃炉作業が行われています。

今回例となったグライフスヴァルト原発の廃炉では 1995 年に廃炉の許可がおり，作業が開始されました．原子力発電所には最終停止時に約1万人の従業員(うち半分は建設中だった原発の建設作業員)がいたそうです．組織の規模ですが，この時点では東ドイツの会社組織ということもあり，西側の組織と比較すると従業員数がかなり多くなるという特殊事情もあり，従業員数の推移を単純に西側の会社組織と比較することはできません．たとえば，西側の組織に改変するだけでも従業員数が激減することが当時はありました．一方参考までにですが，原発の停止後には，原発で働いていた人達は，中間貯蔵施設の建設工事などに再就職した人や，早期定年退職制度での退職，そして現在の廃炉作業にかかわる会社で働くという様々な道を歩んだということです．廃炉の作業にかかわる会社の規模は現在1500人ほどです．また原発跡地には誘致された新しいエネルギー関係の工場などが後にできて，現在はその新しい産業で働く人達もいます．

廃炉の作業状況は 2013 年の時点で 70% から 80% 終了とされていました．ただし，1号機の廃炉に即時解体撤去法をとったところ，コストが予想を大幅に上まわってしまったので，他の原子炉では，即時に解体せず，汚染度の高い圧力容器と蒸気発生器を撤去した後中間貯蔵施設に保管して，汚染度が低くなったら解体することにしています．ここでは50年間貯蔵することにしています．図2にグライフスヴァルト原発の建設，稼動と廃炉の時間を示します．50年の安全貯蔵をいつ決めたのかの情報がないので(それは1号機の圧力容器解体後ということでしたが，いつかは不明) 一番少なく見積っても2045年までは完了しないことは確かですが，その後どの位かかるかなどは現時点では不明です．

廃炉の全費用はまだ不明ですが，現在の試算では5000億円です．

図2: グライフスバルド原子炉の建設，稼動，廃炉．一部のデータソースは[Greifswald]より．横軸は西暦年を示す

8.1 廃炉における除染作業

説明を受けてわかったことは，廃炉における除染作業とは，原発で汚染されていると見られるものの全てを1m x 1m x 0.7 m程度の箱に入るように切断し，そのうちのできるだけ多くが10m Sv/年の基準値以下となるように汚染度を下げる作業です．(この箱のはっきりした大きさはわかりませんが，写真で拝見した所，人との比較でこの程度の大きさのようでした．) 配管，ポンプ，容器，壁，全てをこま切れにして除染し，汚染を測定し，そして不合格ならまた除染作業をする．その作業は汚染が広がらないようにそれぞれが特定の小部屋の中で防護服に守られながらの手作業です．それを全ての箱が合格するまで繰り返す作業です．20年たった今の進捗状況は70から80%と推測されています．汚染度の高いものは，50年間中間貯蔵場に保管した後に切断され，さらに除染されます。

電力産業は廃炉が決定されたら終わりではありません．廃炉によってある程度雇用は維持されます．その土地を再利用するために，廃炉のノウハウが蓄積され，それがさらに産業にまで育っていく例がグライフスヴァルトに見られます．

グライフスヴァルト原発の跡地では，すでに一部が自然エネルギー関係の工場となり，洋上風力発電設備のコンポーネントが生産されています．生産された風力発電設備のコンポーネントは，原発の排水口を改造して造った港から洋上に運ばれます．原子力発電所に附属する変電所や送電線は，洋上風力発電で発電された電力や新たに建設される予定のガス発電所で発電される電力のために再利用される予定です．

原子力発電所は廃炉のステージに入っても数十年を越える雇用が必要であり，グライフスバルド市は廃炉のノウハウを蓄積し，産業化，それを輸出することで発展するという方針のようです．

8.2 第2回目のまとめ

20年かけてまだ終わらず，50年たってから作業を開始しようという部分もあるという廃炉の作業の期間は私には驚きでした．その費用もまだよくわかっていないことや，なにより誰が負担するのかはっきりしないことはどうも気分が晴れません．あまりに時間がかかるので，電気を使っていた人ではなく．電気を使ってさえいない人達が負担しなくてはいけないというのは，その国の将来の経済に負担となることでしょう．親の身代を潰すのは3代目という言葉も聞きますが，これから生まれてくる子の身代を潰すのは親としてどうなのでしょうか．

一方，ドイツのグライフスバルドの例は廃炉を産業化し，雇用を生み，未来へつなごうという試みとしても見ることができます．そして今後原子炉の廃炉の時代がやってくることをみこして，他の国へ技術を輸出しようとしている人達がいるというのはなんともすごいなと思いました．寿命が来た原子炉をひきとりたくない人は世界に多数いる．だからそれを処分する産業は金になる．したたかなものだな，と思いました．廃炉なんてめんどうなこと，あんまり考えたくないなという私がいる一方，グライフスバルドの話は私も見習う所がありそうだなと思いました．

さて，廃炉についてはざっとみてきましたが，では私は何かできるのか，たとえできないとしてもどうこの現実につきあうのか，ちょっと考えてみたいと思います．次回は廃炉の話の最終回になります．

参考資料

1. [Tokyo Shinbun 2012年1月5日] 東京新聞, 45年で10兆円投入．核燃サイクル事業めどなく，2012年1月5日の記事，http://www.tokyo-np.co.jp/article/feature/nucerror/list/CK2012010502100003.html
2. [Greifswald] Wikipedia En, Greifswald Nuclear Power Plant, https://en.wikipedia.org/wiki/Greifswald_Nuclear_Power_Plant

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図2: グライフスバルド原子炉の建設，稼動，廃炉．一部のデータソースは[Greifswald]より．横軸は西暦年を示す

8.1 廃炉における除染作業

説明を受けてわかったことは，廃炉における除染作業とは，原発で汚染されていると見られるものの全てを1m x 1m x 0.7 m程度の箱に入るように切断し，そのうちのできるだけ多くが10m Sv/年の基準値以下となるように汚染度を下げる作業です．(この箱のはっきりした大きさはわかりませんが，写真で拝見した所，人との比較でこの程度の大きさのようでした．) 配管，ポンプ，容器，壁，全てをこま切れにして除染し，汚染を測定し，そして不合格ならまた除染作業をする．その作業は汚染が広がらないようにそれぞれが特定の小部屋の中で防護服に守られながらの手作業です．それを全ての箱が合格するまで繰り返す作業です．20年たった今の進捗状況は70から80%と推測されています．汚染度の高いものは，50年間中間貯蔵場に保管した後に切断され，さらに除染されます。

電力産業は廃炉が決定されたら終わりではありません．廃炉によってある程度雇用は維持されます．その土地を再利用するために，廃炉のノウハウが蓄積され，それがさらに産業にまで育っていく例がグライフスヴァルトに見られます．

グライフスヴァルト原発の跡地では，すでに一部が自然エネルギー関係の工場となり，洋上風力発電設備のコンポーネントが生産されています．生産された風力発電設備のコンポーネントは，原発の排水口を改造して造った港から洋上に運ばれます．原子力発電所に附属する変電所や送電線は，洋上風力発電で発電された電力や新たに建設される予定のガス発電所で発電される電力のために再利用される予定です．

原子力発電所は廃炉のステージに入っても数十年を越える雇用が必要であり，グライフスバルド市は廃炉のノウハウを蓄積し，産業化，それを輸出することで発展するという方針のようです．

8.2 第2回目のまとめ

20年かけてまだ終わらず，50年たってから作業を開始しようという部分もあるという廃炉の作業の期間は私には驚きでした．その費用もまだよくわかっていないことや，なにより誰が負担するのかはっきりしないことはどうも気分が晴れません．あまりに時間がかかるので，電気を使っていた人ではなく．電気を使ってさえいない人達が負担しなくてはいけないというのは，その国の将来の経済に負担となることでしょう．親の身代を潰すのは3代目という言葉も聞きますが，これから生まれてくる子の身代を潰すのは親としてどうなのでしょうか．

一方，ドイツのグライフスバルドの例は廃炉を産業化し，雇用を生み，未来へつなごうという試みとしても見ることができます．そして今後原子炉の廃炉の時代がやってくることをみこして，他の国へ技術を輸出しようとしている人達がいるというのはなんともすごいなと思いました．寿命が来た原子炉をひきとりたくない人は世界に多数いる．だからそれを処分する産業は金になる．したたかなものだな，と思いました．廃炉なんてめんどうなこと，あんまり考えたくないなという私がいる一方，グライフスバルドの話は私も見習う所がありそうだなと思いました．

さて，廃炉についてはざっとみてきましたが，では私は何かできるのか，たとえできないとしてもどうこの現実につきあうのか，ちょっと考えてみたいと思います．次回は廃炉の話の最終回になります．

参考資料

1. [Tokyo Shinbun 2012年1月5日] 東京新聞, 45年で10兆円投入．核燃サイクル事業めどなく，2012年1月5日の記事，http://www.tokyo-np.co.jp/article/feature/nucerror/list/CK2012010502100003.html
2. [Greifswald] Wikipedia En, Greifswald Nuclear Power Plant, https://en.wikipedia.org/wiki/Greifswald_Nuclear_Power_Plant

[:en]In the second part of this article, we talk about what nuclear decommissioning is. A nuclear reactor is just a huge kettle, but the main difference from a normal kettle, we can not easily trash it, because of radioactive substance contamination. A nuclear decommissioning is a decomposition process to make a reactor to be safely trashed. We would like to talk about a time span and cost of the nuclear decommissioning and what to do about the nuclear waste. We also look close on a on-going decommissioning process example in Greifswald, Germany.

2.1 The time span and cost of nuclear decommissioning

Our current time estimate of nuclear decommissioning is at least thirty years for both immediate dismantling and safe enclosure methods.

The cost of decommissioning is not clear. One reason is that each reactor is highly customized to adapt it to its power plant. The nuclear decommissioning of Greifswald is estimated to cost around 5 billion dollars (Assume 1 dollar = 100 yen in this article).

2.2 A budget of nuclear decommissioning

Usually, a power company owing reactors should allocate money for decommissioning before the plant is shut down. The budget should include the processing cost of high-level nuclear waste. It is usually paid by the fee of electricity. However, Japanese companies don’t need to consider the nuclear waste processing cost since they have a plan a nuclear fuel cycle. The assumption is that establishing this cycle will succeeded, hence they assume there would be no nuclear waste. Therefore, the high-level nuclear waste disposal is not considered. (Footnote of the author: To establish the nuclear fuel cycle, Japan has already spent more than 100 billion dollars and 45 years time. Unfortunately, the current status doesn’t look good yet. The research budget came from the fees of electricity and tax money. [Tokyo Shinbun 2012-1-5])

German power companies are required to save 30 to 36 billion Euro for the nuclear decommissioning budget. Since there is no international standard for the decommissioning budget, some countries have no budget at all. The German government once wanted to establish a governmental fund for the decommissioning. However, the power industry refused to do so, since the power industry didn’t want to give the saved money to the government. Therefore, the plan to establish a fund was dismissed. But, the current estimation tells us that these saving are not enough. Therefore, the industry has changed their mind. Now the industry wants to have the fund backed up by tax money because even if the budget is short, the industry doesn’t need to take the responsibility. They hope the German government would take over the responsibility to cover the cost. In such case, our next generation who never used nuclear energy have to shoulder the cost. We don’t know where this discussion goes yet.

2.3 Waste generated by the decommissioning

The waste produced by a decommissioning process is classified as high/middle/low-level waste, and others. The classification depends on the level of radioactivity as well as on the type of the waste.

• High-level waste: Nuclear fuel.
• Middle/low-level waste: A contaminated waste that was in the nuclear power plant and is handled as a nuclear waste
• Others: A waste that handled as normal waste

The criterion of whether it is nuclear waste or not depends the strength of the radiation from the waste. If the dose equivalence is more than 10 mSv/y, it becomes a nuclear waste. Although there is no guarantee of safety even if the dose equivalence is lower than 10 mSv/y, if it is less than 10 mSv/y, we are allowed to recycle them in the common market. The toxicity of the (fuel) waste depends on the nuclide, the criterion is defined by nuclide.

2.4  Decontamination of nuclear waste

Decontamination of nuclear waste is a process to remove radioactive contaminants from the surface of a non-radioactive substance. We could lower the degree of contamination of the waste by removing the radioactive substances. This reduces the total amount of nuclear waste, therefore this is an important process in the decommissioning.

Please note that decontamination is not the process that makes radioactive substances innocuous. Most of the nuclear waste, e.g., pipes, pumps, etc., are originally not radioactive, but are contaminated by radioactive substances. Therefore we could clean up their surface by high pressure water, high pressure water with steel powder, or by a chemical process (melt off the surface by acid, for instance). Basically, we have not yet had an practical technology to nullify the radioactivity. It means we cannot make the radioactive substance non-radioactive by reasonable cost. Therefore, the only thing we could do is just to collect and store them somewhere and wait decades until the level of radiation becomes low enough.

The radioactivity of these pipes and other objects is lower after the cleanup. In this way, we could reduce the amount of middle/low level nuclear waste. (Decontamination is meaningless for the high level nuclear waste since the high level nuclear waste is usually the nuclear fuel, so clean up the surface doesn’t help to reduce the radioactive dosage since the inside is also radioactive.) Decontamination processes could reduce the total amount of nuclear waste to around 5%.

The remaining 5% waste will be sent to a final processing place (usually we need long term management for the waste), however, this is beyond the scope of this discussion session.

2.5 Decommissioning example: Greifswald nuclear power plant

Greifswald nuclear power plant is executing the largest nuclear power plant decommissioning in the world. Greifswald is located in the north-east of Germany. Five nuclear reactors are in the decommissioning process.

In this discussion, Fukumoto picked up Greifswald nuclear plant as an example of nuclear decommissioning. This plant was granted the decommissioning permission in 1995 and started the process after that. When the plant shut down, there were 10,000 employees (and half of them were working on building new reactors). The size of company organizations in the East Germany tended to be larger than West German organizations at that time. Thus it is not simple to compare the size between the organization and a contemporary organization. For instance, after the German reunification, when the East German companies changed their system to the West German system, some of the organizations drastically downsized. After the shutdown of the Greifswald plant, some people found their job related with a new interim storage construction. Some retired according to early retirement schemes. And some of them work for the nuclear decommissioning company. Currently, 1,500 employees are working for the decommissioning company. Later, several new companies re-use the former site of the plant. Some of them are new green energy companies. Greifswald people are also working for these new companies.

The decommissioning company estimated they had finished 70% to 80% of the process in 2013. However, everything is “learning by doing” as the company’s spokeswoman said. They started the immediate dismantling for the reactor unit one, but by the time they finished the process, it turned out that the cost for the immediate dismantling was too high. This lesson learned made them change the strategy. The new plan is to use the safe enclosure method. They first store the reactor pressure vessel and the steam generator in an interim storage facility for 50 years until the level of radiation becomes low enough and then proceed to the decommissioning process. We don’t know when this process in Greifswald can be completed, but it will most likely take at least until 2045 or longer. Figure 2-1 shows the time line of the life of Greifswald reactors. The author (of this article) could not find out when they decided to use the safe enclosure method. We only know they decided after the reactor unit one is decomposed, but don’t know when it was. We could only say that it will not end before 2045. However, we could not find out how long this process will take.

The total cost of the decommissioning is not clear yet, but the current estimation of the company is 5 billion dollars (1 dollar = 100 yen).

2.5.1 Decontamination process of the nuclear decommissioning

I understand that the decontamination process of decommissioning is done by cutting down the whole nuclear plant to 1m x 1m x 0.7m boxes. Then everything of the plant must be cleaned up. Literally everything, pipes, pumps, containers, walls, … are diced down to put into the boxes for the radiation inspection. If the radiation in the box is detected higher than the defined tolerance level, the box will be returned to the decontamination process again. Actually, the dimension of the box is not clearly shown, this size is rough estimate from the picture we saw in the discussion. (In the picture, a person explained about the box.) Each decontamination worker must wear a special protection suit. They must go through the decontamination process in a small chamber every time so that no radiation will be spread outside of the facility. The process is basically all manual work. All the boxes go to the low-level waste must pass the inspection test. After twenty years of the process, they still have not finished the decommissioning. The estimated current progress is 70% to 80%. Higher radioactive waste will first be kept for fifty years in a interim storage, then the decontamination process of them will start.

The life of a nuclear power plant is not finished when the plant shut down. Even a nuclear power plant closed its operation, there are remaining steps such as decommissioning. Decommissioning process provides numerous employment opportunities for a while. In the case of Greifswald, the skills and know-hows they have gathered became a strength of the city. They are also actively inviting other new businesses to the industry area where the nuclear power plant was located.

A part of the industry area has been used for factories of natural energy. The substations and the grids that were formerly used for the nuclear plant are now being re-used for the offshore wind power plant. These components are shipped to the ocean from the port that was modified from the drain of the nuclear power plant. A new gas power plant, which is under construction, has also a plan to re-use these substations and the grid.

A decommissioning process requires a large number of skilled people for decades. The city of Greifswald is hoping to grow as a pioneer and lead the decommissioning industry in and outside of Germany by using their skills and know-hows.

2.5.2 Summary of part 2

I am surprised that the decommissioning process takes at least more than 30 years. Some parts of the process first need to wait 50 years before starting the actual dismantling. Also we don’t really know how much it costs. Importantly, we don’t know who will pay for it. That depressed me. The fact that the process takes such a long time means that the people who didn’t use the electricity should pay it. And actually it is us and our children. Why should people who didn’t use the energy pay for it? This will be a burden for our descendants. I wonder if this is OK for the future of our country. In this case, parents spend the money of their children, grandchildren, and further descendants. What kind of parents do that?

This — taking money from descendants — has already been started. Some countries started to use nuclear energy earlier than Japan. For example, nuclear energy has been used from the mid-50s in U.K.. Those old reactors had already been retired. However, they started to pay the decommissioning recently. This means a large population of UK, who haven’t used the energy from these reactors, need to pay for the decommissioning. The estimated cost of decommissioning by the NDA (Nuclear Decommissioning Authority) of UK was 49 billion pound in 2010, and then the NDA adjusted the estimate to 100 billion pound in 2013 [The Guardian 2013-06-23].

On the other hand, the people of Greifswald in Germany industrialized the decommissioning process and created employment. I see they are trying to make the future. They are also expecting the big decommissioning time is coming in the world, therefore they have a plan to export their decommissioning technology to other countries. Most of the people don’t want to think about the retired nuclear reactors, therefore people are willing to pay for the decommissioning technology. Some part of me also does not want to think about the decommissioning. I think decommissioning is dangerous, time consuming, and expensive. I found Greifswald people are amazing. They have my respect. I believe I can learn something from them.

So far, we looked into the decommissioning. Now I have some information about it. Then, the next question is “what can I do for that?” Even if I can change nothing, how can I behave with this reality. I would like to think through about it. The next installment will be the last part of this article.

References

1. [Tokyo Shinbun 2012-1-5] 東京新聞: 45年で10兆円投入．核燃サイクル事業めどなく, Tokyo Shinbun, Spent 100 billion dollars and 45 years, No chance of the establishment of nuclear fuel cycle yet. 2012-1-5. http://www.tokyo-np.co.jp/article/feature/nucerror/list/CK2012010502100003.html
2. [Greifswald] Wikipedia En, Greifswald Nuclear Power Plant, https://en.wikipedia.org/wiki/Greifswald_Nuclear_Power_Plant
3. [The Guardian 2013-06-23] The Guardian, UK’s nuclear clean-up programme to cost billions more than expected, 2013-06-13, http://www.theguardian.com/environment/2013/jun/23/britain-nuclear-atomic-clean-up-decommissioning

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