広報活動

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2017年2月13日

理化学研究所
科学技術振興機構
内閣府政策統括官(科学技術・イノベーション担当)

パラジウム-107の核変換

-高レベル放射性廃棄物の低減化・資源化への挑戦-

<sup>107</sup>Pd核破砕反応実験で生成された核種の寿命の割合の図

図 107Pd核破砕反応実験で生成された核種の寿命の割合

原子力発電所の使用済み核燃料を再処理すると、高レベル放射性廃棄物が発生します。高レベル放射性廃棄物はガラス固化し、地下深くに埋めて処分する必要があります。しかし、その中には半減期の長い「長寿命核分裂生成物(LLFP)」が含まれているため、長期保管には不安があり、また処分場がなかなか決まらないことも社会的問題になっています。そこで、内閣府 総合科学技術・イノベーション会議が進めるImPACTプログラム「核変換による高レベル放射性廃棄物の大幅な低減・資源化」では、LLFPを安定核種または短寿命核種に変換する新しい核反応経路を見つけ、合理的な核変換法を確立することを目指しており、理研もその一翼を担っています。

パラジウム(Pd)は自動車用触媒などに利用されている有用元素ですが、パラジウム-107(107Pd)は半減期が650万年というLLFPです。通常、Pdは使用済み核燃料1,000kg当たり約1kg含まれており、そのうちの約150gが107Pdです。この107Pdを取り出すことができれば、残りの850g相当のPd同位体(102Pd、104Pd、106Pd、108Pd、110Pdなど)を資源として活用することができます。一方で、取り出された107Pdは、その放射能を低減するために核変換させる必要があります。

そこで、理研を中心とする共同研究グループは、107Pdの核変換反応として「107Pdと陽子または重陽子を衝突させて107Pdを壊す反応(核破砕反応)」に着目しました。理研の重イオン加速器施設「RIビームファクトリー(RIBF)」を用いた「逆運動学法」により、107Pdがどのような核種にどれだけ壊れるかを調べました。その結果、①107Pdから生成された核種は、安定核種が約64%、半減期が1年以下の核種が約20%、1~30年が約9%、30年を超えるものが8%以下であること(図参照)、②長寿命の放射性核種が生成される割合は、標的の陽子や重陽子の全運動エネルギーが低いほど少なく、陽子と重陽子を比較すると、重陽子の方が小さいことが分かりました。

今後、RIBFでさらに多種多様な核変換データを取得し、より高効率な核変換法を模索していく予定です。

理化学研究所
仁科加速器研究センター 櫻井RI物理研究室
国際特別研究員 ワン・へ (王 赫)

仁科加速器研究センター 核変換データ研究グループ
グループディレクター 櫻井 博儀 (さくらい ひろよし)

仁科加速器研究センター 核変換データ研究グループ 高速RIデータチーム
チームリーダー 大津 秀暁 (おおつ ひであき)