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天然てんねんウラン

出典しゅってん: フリー百科ひゃっか事典じてん『ウィキペディア（Wikipedia）』

天然てんねんウラン（てんねんウラン）は、広義こうぎでは、自然しぜん界さかいにあるウラン資源しげん（ウラン鉱石こうせきや海水かいすいに含ふくまれるウランを含ふくむ）およびウランの同位どうい体たい組成そせいが自然しぜん界かいにあるウランと同一どういつのものを指さす。狭義きょうぎでは、ウラン金属きんぞくおよびその化合かごう物ぶつ（酸化さんか物ぶつ、フッ化物ばけもの、炭化物たんかぶつ、窒化物ぶつ）を指さす。濃縮のうしゅくウランおよび劣化れっかウランとの対比たいひで用もちいられる場合ばあいはこの狭義きょうぎの意味いみで用もちいられる。

概要がいよう[編集へんしゅう]

ウランには質量しつりょう数すう238と235の同位どうい体たいがあり、採掘さいくつされたウランにはウラン238が約やく99.3%、ウラン235が約やく0.7%含ふくまれている。このうち、ウラン235は核分裂かくぶんれつする放射ほうしゃ性せい同位どうい体たいであり、原子げんし炉ろで核かく燃料ねんりょうとして用もちいられる他ほか、核兵器かくへいきの主要しゅような材料ざいりょうとして用もちいられる。

21世紀せいき初頭しょとう現在げんざい、世界せかいの原子力げんしりょく発電はつでんの主流しゅりゅうは軽水炉けいすいろであり、採掘さいくつされたウランは軽水炉けいすいろで使用しようするために濃縮のうしゅく工場こうじょうでウラン235の比率ひりつを高たかめて濃縮のうしゅくウランにされる。濃縮のうしゅくウランに対たいし、濃縮のうしゅくしていないウランを天然てんねんウランと呼よぶ。

ウラン資源しげん[編集へんしゅう]

ウランは地球ちきゅう上じょうの地殻ちかくや海水かいすい中ちゅうに広ひろく分布ぶんぷしており銀ぎんの40倍ばい、スズと同どう量りょうが存在そんざいすると推定すいていされている。その内うち確かく認可にんか採と埋蔵まいぞう量りょうは547万まんトンと推定すいていされている（資源エネルギしげんえねるぎー庁ちょうの試算しさん、2007年ねん時点じてんでU3O8キロあたり130米あめりかドルの採掘さいくつコストで。2007年度ねんどのウランの世界せかい需要じゅようは約やく7万まんトン、2010年度ねんどのウランの平均へいきんスポット価格かかくは44ドルであった[1]）。

主要しゅようなウラン資源しげん国こくは、埋蔵まいぞう量りょうの多おおい順じゅんにオーストラリア、カザフスタン、カナダ、南みなみアフリカ、アメリカ合衆国あめりかがっしゅうこくなどである。なお、採掘さいくつ可能かのうな埋蔵まいぞう量りょうが推定すいてい400万まんトンの朝鮮民主主義人民共和国ちょうせんみんしゅしゅぎじんみんきょうわこく（韓国かんこく統一とういつ省しょう、日本にっぽん原子力げんしりょく産業さんぎょう会議かいぎ）が確認かくにん埋蔵まいぞう量りょうのナンバーワンのオーストラリアを上回うわまわる可能かのう性せいがある。日本にっぽんでも岡山おかやま県けん・鳥取とっとり県けんの人形にんぎょう峠とうげ鉱床こうしょうや、岐阜ぎふ県けん土岐とき市しの東ひがし濃こ鉱床こうしょうが発見はっけんされたが、資源しげん量りょう過少かしょうにより開発かいはつされなかった。日本にっぽん国内こくないの原子力げんしりょく発電はつでん所しょで用もちいるウランは全量ぜんりょうが日本にっぽん国外こくがいから輸入ゆにゅうされている。また日本にっぽんの資本しほんによる海外かいがいのウラン鉱山こうざん開発かいはつも行おこなわれている。その中なかで最もっとも埋蔵まいぞう量りょうがあるオーストラリアの試掘しくつ権けんがエネルギー需要じゅようの高たかまりで激はげしい争奪そうだつ戦せんになっている。

ウラン（イエローケーキ）の価格かかくは1980年ねんには1lbあたり$32.90米あめりかドルであったが90年ねんには$12.55米あめりかドル、2001年ねんには$7.92米あめりかドルまで下落げらくした。その後ご上昇じょうしょうに転てんじ2010年ねんには加重かじゅう平均へいきん価格かかくは$44米あめりかドルとなっており先物さきものは50米あめりかドルで取引とりひきされている[2]。

ウランの粗そ精錬せいれん[編集へんしゅう]

主おもなウラン鉱石こうせき (uranium ore) は、次つぎの通とおり。

これら採掘さいくつされたウラン鉱石こうせきは、細こまかく砕くだいた後のち、硫酸りゅうさんで溶解ようかいして六ろく価かのウランの浸出液しんしゅつえきとする（ただし、鉱石こうせきが石灰岩せっかいがんを多おおく含ふくむなど硫酸りゅうさんでは効率こうりつが悪わるい場合ばあいは、炭酸たんさんナトリウムと炭酸たんさん水素すいそナトリウムを用もちいることもある）。また、適用てきようは鉱山こうざんの地質ちしつ構造こうぞうに依存いぞんするが、ウラン鉱石こうせきが存在そんざいする地層ちそう中ちゅうに上記じょうきの抽出ちゅうしゅつ液えきを直接ちょくせつ注入ちゅうにゅうしてウランが溶とけ込こんだ浸出液しんしゅつえきを汲くみ出だす、溶媒ようばい抽出ちゅうしゅつ法ほうと呼よばれる採掘さいくつ方法ほうほうも実用じつよう化かされている。浸出液しんしゅつえきは溶媒ようばい抽出ちゅうしゅつ、イオン交換こうかん、または沈殿ちんでん法ほうのような化学かがく的てき手法しゅほう（湿式しっしき精錬せいれん）で不純物ふじゅんぶつを取とり除のぞいた（選鉱せんこう）後ご、ウラン含有がんゆう率りつを60%位くらいまで高たかめたウラン精せい鉱こうになる。粗製そせい錬ね工場こうじょうの最終さいしゅう製品せいひんがこのウラン精せい鉱こうでありイエローケーキとも呼よばれるが、イエローケーキは実際じっさいには単一たんいつの物質ぶっしつではなく、重じゅうウラン酸さんナトリウム、重じゅうウラン酸さんアンモニウム、含水四よん酸化さんかウランなど、製せい錬ね工程こうていの違ちがいにより、工場こうじょうによって成分せいぶんが異ことなっている。

浸出液しんしゅつえきに苛性かせいソーダを加くわえるプロセスならば、重じゅうウラン酸さんナトリウム (Na2U2O7) が沈殿ちんでんする。また、アンモニアを加くわえると重じゅうウラン酸さんアンモン ((NH4)2U2O7) が沈殿ちんでんする。

  • 2UO2(SO4) + 6NaOH → Na2U2O7 + 2Na2SO4 + 3H2O
  • 2UO2(SO4) + 6NH4OH → (NH4)2U2O7 + 2(NH4)2SO4 + 3H2O
  • UO2(SO4) + H2O2 + 2H2O → UO4・2(H2O) + H2SO4
イエローケーキ

これらの沈殿ちんでんを脱水だっすいしてフレーク状じょうにしたものがイエローケーキである。上記じょうきの通とおり、イエローケーキ中ちゅうのウランは必かならずしも六ろく価かではないし、工程こうていの温度おんど条件じょうけん等とうにより必かならずしも黄色きいろではなく、オレンジ～緑みどり～茶褐色ちゃかっしょくまで幅はばがある。現在げんざいイエローケーキと呼よばれているのは、歴史れきし的てきに最初さいしょの精錬せいれん工程こうていで作つくられたウラン精せい鉱こうが鮮あざやかな黄色きいろだったためである。

イエローケーキはドラム缶どらむかんに詰つめられて転換てんかん工場こうじょうへ出荷しゅっかされる。ウラン鉱石こうせきはイエローケーキの状態じょうたいで取引とりひきされる。国際こくさい取引とりひきではイエローケーキに含ふくまれるウランを八はち酸化さんか三さんウラン (U3O8) に換算かんさんして、1ポンド当あたりの価格かかくで売買ばいばいが行おこなわれる。

世界せかいの粗製そせい錬ね工場こうじょうのほとんどは鉱山こうざんに併設へいせつされており、日本にっぽん国内こくないには工場こうじょうが無ない（日本にっぽん国内こくないでは、かつてウラン鉱こうからイエローケーキの精錬せいれんが行おこなわれていたが、1970年代ねんだいに中間ちゅうかん過程かていとしてのイエローケーキを経へずに四よんフッ化かウランを直接ちょくせつ製造せいぞうする方式ほうしきが確立かくりつされている[3]）。

ウランの転換てんかん[編集へんしゅう]

イエローケーキから六ろくフッ化かウランを製造せいぞうする過程かていを転換てんかんと呼よび、転換てんかんを行おこなう工場こうじょうを転換てんかん工場こうじょうと呼よぶ。実際じっさいにはウラン精せい鉱こうの精製せいせい錬ねも行おこなわれる。イエローケーキを硝酸しょうさんで溶解ようかいし、TBP（リン酸さんトリブチル）等とうを用もちいて不純物ふじゅんぶつを取とり除のぞいた後のち、脱硝だつしょうにより三さん酸化さんかウランを生成せいせいする。

  • UO2(NO3)26H2O → UO3 + 2NO2 + 1/2O2 + 6H2O

三さん酸化さんかウランは水素すいそを用もちいて還元かんげんして二酸化にさんかウランにした後のち、流動りゅうどう床ゆか等とうの装置そうちでフッ化か水素すいそと反応はんのうさせて四よんフッ化かウランにして、フレームタワー等とうを用もちいてフッ素ふっそと反応はんのうさせて六ろくフッ化かウランが製造せいぞうされる。

  • UF4 + F2 → UF6

四よんフッ化かウランは、緑色みどりいろの固体こたいのため、グリーンソルトとも呼よばれることがある。ただし転換てんかん工場こうじょう内ないでしか取とり扱あつかわないため、一般いっぱんにグリーンソルトを目めにする機会きかいは無ない。転換てんかん工場こうじょうの最終さいしゅう製品せいひんである純度じゅんどを高たかめた六ろくフッ化かウランガスは、48Yシリンダー（直径ちょっけい約やく1.4m、長ながさ約やく3.8mの鋼はがね製せい円筒えんとう容器ようき）と呼よばれる輸送ゆそう容器ようきに封入ふうにゅうされて濃縮のうしゅく工場こうじょうに出荷しゅっかされる。転換てんかん工場こうじょうも日本にっぽんには無ない。

ウランの濃縮のうしゅく[編集へんしゅう]

転換てんかん工場こうじょうで転換てんかんされた純度じゅんどを高たかめられたウランは、濃縮のうしゅく工場こうじょうに送おくられて、ガス拡散かくさん法ほうまたは遠心えんしん分離ぶんり法ほうでウラン238に対たいするウラン235の比率ひりつ（濃縮のうしゅく度ど）を高たかめる。この過程かていを濃縮のうしゅくと呼よぶ。日本にっぽんでは六ろくヶ所かしょ村むらに濃縮のうしゅく工場こうじょうがある。なお、日本にっぽん国内こくないでウランを買かいつける場合ばあいは、転換てんかん工場こうじょうから六ろくフッ化かウランを購入こうにゅうするか、日本にっぽん国外こくがいの濃縮のうしゅく工場こうじょうで濃縮のうしゅくされた六ろくフッ化かウランを購入こうにゅうする、もしくは海外かいがいの再さい転換てんかん工場こうじょうで二酸化にさんかウランにしたものを購入こうにゅうする、などの方法ほうほうをとることになる。

燃料ねんりょう加工かこう[編集へんしゅう]

天然てんねんウランをそのまま核かく燃料ねんりょうとして使用しようする黒鉛こくえん炉ろ、重水じゅうすい炉ろの場合ばあいは、転換てんかん工場こうじょうから再さい転換てんかん工場こうじょうへ送おくられ、天然てんねんウランの六ろくフッ化かウランから核かく燃料ねんりょう用ようの金属きんぞくウラン棒ぼうや二酸化にさんかウランの燃料ねんりょうペレットが製造せいぞうされる。

軽水炉けいすいろで使用しようする場合ばあいは、濃縮のうしゅく工場こうじょうで濃縮のうしゅくウランに加工かこうされ、30Bシリンダー（直径ちょっけい30インチ（約やく76cm）、長ながさ約やく2mの鋼はがね製せい二に重じゅう円筒えんとう容器ようき）と呼よばれる輸送ゆそう容器ようきに封入ふうにゅうされて再さい転換てんかん工場こうじょうへ出荷しゅっかされる。

再さい転換てんかん工場こうじょう（ADU法ほう）では、上述じょうじゅつの30Bシリンダーの弁べんを開あけて加熱かねつすることにより、UF6を取とり出だし、水みずと反応はんのうさせてUO2F2を生成せいせいする。このUO2F2にアンモニアを加くわえて重じゅうウラン酸さんアンモン (ADU, (NH4)2U2O7) を作つくる。

  • 2UO2F2 + 6NH4OH → (NH4)2U2O7 + 4NH4F + 3H2O

このADUを水素すいそで還元かんげんすることにより二酸化にさんかウラン粉末ふんまつを生成せいせいする。

二酸化にさんかウラン粉末ふんまつは、燃料ねんりょう加工かこう工場こうじょうに渡わたされて上述じょうじゅつの燃料ねんりょうペレットに加工かこうされて、ジルカロイ等とうの合金ごうきんで作つくられた燃料ねんりょう被覆ひふく管かんに封入ふうにゅうされる。この被覆ひふく管かんを束たばねて燃料ねんりょう集合しゅうごう体たいが作成さくせいされる。

イエローケーキの保障ほしょう措置そち[編集へんしゅう]

従来じゅうらい、イエローケーキはIAEAの査察ささつ対象たいしょうではなく、イエローケーキを加工かこうして純度じゅんどを高たかめた六ろくフッ化かウラン以降いこうからが査察ささつの対象たいしょうであった。しかしながらイラクの核兵器かくへいき開発かいはつ疑惑ぎわくを発端ほったんとして包括ほうかつ的てき保障ほしょう措置そち協定きょうていに追加ついかされる議定ぎてい書しょ（追加ついか議定ぎてい書しょ－INFCIRC/540－）が発効はっこうした結果けっか、イエローケーキについても取扱とりあつかい量りょうが10トンを超こえる場合ばあいは査察ささつの対象たいしょうとなった。

輸送ゆそう事故じこについて[編集へんしゅう]

1977年ねん9月27日にち、アメリカコロラド州しゅうスプリングフィールドの高速こうそく道路どうろ287号線ごうせん上じょうで、イエローケーキ40,329ポンド（約やく18.3トン）を積載せきさいしたトレーラーが、道路どうろを横切よこぎっていた馬うま3頭とうに衝突しょうとつし横転おうてんした。イエローケーキは55ガロン鋼こう製せいドラム缶どらむかん50本ほんに収納しゅうのうされていたが、衝突しょうとつの衝撃しょうげきによって32本ほんが放ほうり出だされ、そのうち17本ほんの蓋ぶたが外はずれた。さらに、車くるま上じょうに残のこった18本ほん中ちゅうの12本ほんも蓋ぶたが外はずれ、合計ごうけい12,000ポンド（約やく5.4トン）のイエローケーキがドラム缶どらむかん外がいに漏もれ出だす事態じたいになった。漏もれ出だしたイエローケーキのうち5,000ポンド（約やく2.2トン）はトレーラー内ないに残のこり、残のこりの7,000ポンド（約やく3.1トン）が3,000 - 4,000平方へいほうフィート（約やく278 - 371平方へいほうメートル）の範囲はんいにわたって地上ちじょうに飛散ひさんした。

事故じこ後ご、トレーラーやイエローケーキの堆積たいせきした地域ちいきを防水ぼうすい用ようの重おもいプラスチックシートで早急そうきゅうに覆おおい、粉末ふんまつの飛散ひさんを防止ぼうしした。9月30日にちから除染じょせん作業さぎょうを開始かいしし、室内しつないで除草じょそう、土壌どじょう浄化じょうかなどの作業さぎょうを行おこなうための仮かり小屋こやを建たて、中なかで真空しんくう掃除そうじ機きを使用しようして汚染おせん土壌どじょうを除去じょきょしていった。

10月がつ10日とおかに立たち入いり制限せいげんが解除かいじょされた。作業さぎょうに従事じゅうじした警察官けいさつかんや作業さぎょう員いん27人にんを検査けんさした結果けっか、吸収きゅうしゅうしたイエローケーキの量りょうは、健康けんこうに悪影響あくえいきょうを与あたえると考かんがえられる量りょうよりはるかに少すくなかったと報告ほうこくされている。

日本にっぽんの輸入ゆにゅう額がく[編集へんしゅう]

財務省ざいむしょう貿易ぼうえき統計とうけい 品目ひんもくコード2844.10（天然てんねんウラン及およびその化合かごう物ぶつ並ならびに天然てんねんウラン又またはその化合かごう物ぶつを含有がんゆうする合金ごうきん、ディスパーション、陶磁とうじ製品せいひん及および混合こんごう物ぶつ）千せん円えん単位たんい輸入ゆにゅう額がく
輸入ゆにゅう元もと＼各かく年とし1-12月 1988年ねん 1992年ねん 1995年ねん 1997年ねん 2000年ねん 2005年ねん 2010年ねん 2016年ねん
フランス 6292 4710682 5240025 4501854 3709605 139904 - 10545
カナダ 873124 4501377 918485 4194297 7463948 2056904 735883 -
アメリカ合衆国あめりかがっしゅうこく 1551688 189659 735092 150280 130705 134030 47980 428

脚注きゃくちゅう[編集へんしゅう]

[脚注きゃくちゅうの使つかい方かた]
  1. ^ 経済けいざい産業さんぎょう省しょう、資源エネルギしげんえねるぎー庁ちょう「エネルギー白書はくしょ 2009年版ねんばん」 2011年ねん8月がつ25日にち 閲覧えつらん
  2. ^ US EIA "Uranium Marketing Annual Report 2010" 2011年ねん8月がつ25日にち 閲覧えつらん
  3. ^ 『鳥取とっとり県けん大だい百科ひゃっか事典じてん』p632-633

参考さんこう文献ぶんけん[編集へんしゅう]

関連かんれん項目こうもく[編集へんしゅう]

外部がいぶリンク[編集へんしゅう]

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