Vol.26 No.2

原子力バックエンド研究

講演再録

福島第一原子力発電所廃棄物分析の現況
駒 義和＊1,＊2
福島第一原子力発電所では廃炉工程の進展に伴い廃棄物が発生している．廃棄物管理技術の研究開発のために実施している分析の概要を報告する．
Keywords: 福島第一原子力発電所, 廃棄物管理, 分析, 難測定核種, インベントリ
At Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, radioactive waste has been generated due to progress of decommissioning. This
review outlines analysis of the waste at the site for R&D concerning waste management technologies.
Keywords: Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, waste management, analysis, difficult-to-measure nuclide, inventory1

廃棄物の分析

染水処理設備の水および二次廃棄物，土壌や植物を採取して分析に供した．これまでに瓦礫類，汚染水とその処理に東京電力ホールディングス株式会社（以下，東京電力）伴う二次廃棄物，焼却灰，土壌，植物を分析した．得られは福島第一原子力発電所の廃止措置を進めており，その過たデータは，廃炉汚染水対策会議事務局会議において順次程で放射性廃棄物が継続的に発生している．廃棄物管理は報告，公開している．また，分析データを検索，閲覧する

保管に重点を置いて計画的に進めている[1]．発電所の廃止ためのデータベースを作成し[5]，利用に供している[6]．

措置は，中長期ロードマップに基づいて，設定されたマイルストーン（主要な目標工程）を目指して実施され[2]，廃3

分析により得られたデータ

棄物管理に関する当面のマイルストーンは 2021 年度頃に「処理・処分の方策とその安全性に関する技術的な見通し」

3.1 瓦礫を示すことにある．このために，廃炉・汚染水対策の事業「瓦礫」と分類される廃棄物には，コンクリートや金属として，廃棄物管理の全般を対象として研究開発が推進さ類のみならず種々雑多な物質が分類され，その線量に応じれ，国際廃炉研究開発機構（IRID）は研究開発の一環として保管場所が定められている．瓦礫の分析試料は当初 1 かて事故に伴って汚染された物質の分析を実施してきている．
2

分析の方法
汚染物の分析は，茨城県に所在する分析施設（日本原子力研究開発機構の原子力科学研究所，核燃料サイクル工学研究所および大洗研究所，ニュークリア・デベロップメン
ト株式会社，日本核燃料開発株式会社）において発電所から試料を輸送し行っている．分析の目的は，廃棄物管理の方策を検討するために必要な廃棄物の性状に関する情報の提供であり，保管，処理および処分の研究開発に資するよう放射能を中心に分析している．
廃棄物の保管と処理のためには，放射線や熱源として寄与する主要な核種が重要である．処分については，その安全評価のために，長半減期の核種の分析が求められる．それら核種には主にアルファ線やベータ線を放出するいわゆる「難測定」核種を含む．
放射能の分析は，研究施設の廃棄物を対象として整えられた方法[3]を基礎として，分析の試料や核種に応じて適宜変更して適用している．また，93Mo や 126Sn など新たに分析法を開発して利用している[4]．
試料は，東京電力から提供を受けるとともに，IRID が汚
The Current Status on Analysis of Radioactive waste at Fukushima Daiichi Nuclear
Power Station by Yoshikazu KOMA (koma.yoshikazu@jaea.go.jp)＊1 日本原子力研究開発機構
Japan Atomic Energy Agency〒319-1194 茨城県那珂郡東海村村松 4-33
＊2 国際廃炉研究開発機構
International Research Institute for Nuclear Decommissioning〒105-0003 東京都港区西新橋 2-23-1
本稿は，日本原子力学会バックエンド部会第 35 回「バックエンド」夏期セミナーにおける講演内容に加筆したものである．

Fig.1

90

Sr and 238Pu concentration in the rubble, which

was collected in the reactor buildings of units1–3,plotted against 137Cs concentration [7]133原子力バックエンド研究December 2019

ら 4 号機原子炉建屋の周辺，覆土式一時保管施設から採取た図を Fig. 2 に示す[8]．2 および 3 号機の格納容器（PCV）したものから着手し，徐々に原子炉建屋内での工事等で採内部の水，1 から 3 号機の原子炉建屋（R/B）およびタービ取されたものへと移行してきた．また，材料としては，コン建屋（T/B），集中廃棄物処理建屋（集中 RW）の地下滞ンクリートと金属を主たる対象とした．

留水のデータである．90Sr は 137Cs に対する濃度比が 2 桁の幅におおよそ収まり，PCV の水で高めである．一方，238Pu

1 から 4 号機原子炉建屋にて採取された瓦礫について，
13790

238

90

Cs と Sr， Pu の濃度の相関を Fig. 1 に示す[7]． Sr と238Pu のいずれも137

は，2 および 3 号機 PCV の水が下流の水に対して 2 桁以上

Cs に対する濃度比がおおよそ 2 桁のばも高い．

らつきをもって相関する傾向を示す．高い濃度比のデータ

汚染水の放射性核種組成は，除染処理のみならず，号機238もあり， Pu については，1 号機貫通孔（X6）近傍，2 号や汚染水の流れによって変化することがわかってきており，機の 5 階（オペレーションフロア）において特異的であっ固体廃棄物の汚染を推定するために利用している．

た．
これまで，空気を媒体として汚染したと思われる瓦礫を3.3 汚染水処理二次廃棄物主に分析し，汚染の傾向を調べてきた．現在，後述する汚汚染水の除染，再利用のために，セシウム吸着装置や多染水の影響を受けた可能性がある試料を含めて分析を進め核種除去設備が運転されている．処理に伴う二次廃棄物にている．

は沈殿反応によるものがあり，多核種除去設備スラリーと除染装置スラッジは保管におけるリスクの低減が求められ

3.2 汚染水ている[9]．炭酸塩スラリーは保管容器から水が溢れる事象

汚染水はそれ自体が廃棄物ではないが，汚染水処理二次が発生し，対策が講じられている．保管中のリスクの評価

廃棄物のソースタームであり，原子炉建屋等の地下に滞留やリスク低減の処理方法の検討に当たっては，廃棄物の性して構造物や装置の汚染をもたらすので，重要な分析対象状を知る必要があり，放射能濃度とともに，元素組成や物である．汚染水としては，建屋の地下に滞留している水，性に係る分析を行った．
炭酸塩スラリーの放射能は，90Sr が主要な核種であり，汚染水処理設備に係わる水を分析している．瓦礫についてと同様に，90Sr と 238Pu の濃度を 137Cs に対してプロットし60

Co や Pu 同位体も含むことを明らかにした[10]．また，元

1000

1E+09

凡例

8100000000

1号機R/B ※1

100

10102

2号機R/B ※1
10238Pu放射能濃度（Bq/g）

90Sr放射能濃度（Bq/g）

1000000061000000

10100000

410000101000102

101

3号機R/B ※1
1号機T/B ※20110

2号機T/B ※13号機T/B ※10.1

2号機PCV ※2-2100.01

3号機PCV ※2
集中RW ※20.001

100（白抜きは縦軸の値が検出下限値）

10-4-40.0001

10

2100
10

10-1 10-210-3

110 1
10100

31000
1010000

5100000
1000000 10000000100000000
10107

10-7 10-8

10-5 10-60.00001

101101

10100

1010-910000

5 1000000 10000000100000000
7100000

1010

137Cs放射能濃度（Bq/g）

137Cs放射能濃度（Bq/g）

Fig. 23100090Sr and 238Pu concentration of the water, which was collected under the several buildings, plotted against 137Csconcentration[8]Ti(OH)2 Zn(OH)2 Ca(OH)2Co(OH)2
Al2O3

SiO2FeO(OH)・H2O SrCO3Mn(OH)2

Na2CO3

SiO2Mg(OH)2CaCO3
The Current Status on Analysis of Radioactive waste at Fukushima Daiichi Nuclear
Power Station by Yoshikazu KOMA (koma.yoshikazu@jaea.go.jp)
FeO(OH)＊1 日本原子力研究開発機構
・H2O
Japan Atomic Energy Agency〒319-1194 茨城県那珂郡東海村村松 4-33
＊2 国際廃炉研究開発機構
鉄共沈スラリー
炭酸塩沈殿スラリー
International Research Institute for Nuclear Decommissioning
東京都港区西新橋 2-23-1
Fig.〒105-0003
3 Supposedchemical composition of slurry of carbonate and iron hydroxide generated from the Multi-radionuclide
本稿は，日本原子力学会バックエンド部会第 35 回「バックエンド」夏期セミナーにおける講演内容に加筆したものである．
removal system (ALPS), based on elemental analysis[10]134Vol.26 No.2

福島第一原子力発電所廃棄物分析の現況

素分析によるデータを Fig. 3 に示すように，アルカリ土類
炉内構造物金属である Mg や Ca の塩を主成分とし（Mg(OH)2 や CaCO3

大気・海洋放出

建屋内炉内燃料土壌
建屋内気中放出を推定している），Na や Fe 等を含むものであった．他に，瓦礫(建屋外)

燃料デブリ

伐採木

粒径分布や発生水素などを分析した．スラリーやスラッジの分析データは，東京電力が対策を講ずるうえで役立てら滞留水れている．

圧力容器廃棄物 [事故前: L1相当](燃料デブリ付着+滞留水による汚染)

圧力容器廃棄物 [事故前: L2相当](燃料デブリ付着+滞留水による汚染)

圧力容器廃棄物 [事故前: L1相当](滞留水による汚染)

圧力容器廃棄物 [事故前: L2相当](滞留水による汚染)

格納容器内廃棄物(金属) [事故前: L2相当](燃料デブリ付着+滞留水による汚染)

3.4 土壌，植物

汚染水処理

解体廃棄物

格納容器内廃棄物(コンクリート) [事故前: L2相当](燃料デブリ付着+滞留水による汚染)

格納容器内廃棄物(金属) [事故前: L2相当](燃料デブリ付着+滞留水による汚染)

格納容器内廃棄物(コンクリート) [事故前: L2相当](燃料デブリ付着+滞留水による汚染)

格納容器内廃棄物(金属) [事故前: L3相当](滞留水による汚染)

格納容器内廃棄物(コンクリート) [事故前: L3相当](滞留水による汚染)

格納容器内廃棄物(金属) [事故前: L3相当](滞留水による汚染)

格納容器内廃棄物(コンクリート) [事故前: L3相当](滞留水による汚染)

吸着塔

東京電力は事故発生後間もなくから，土壌の採取，分析

建屋内廃棄物(金属) [事故前: L3相当](滞留水による汚染)

除染装置を実施した[11]．これが，採取場所を定めて長期的に行わ

建屋内廃棄物(金属) [事故前: L3相当]

多核種除去設備れたのに対し，発電所内の汚染分布を調べるべく，土壌と処理済水

建屋内廃棄物(金属) [事故前: 非放射性](滞留水による汚染)
建屋内廃棄物(金属) [事故前: 非放射性]建屋内廃棄物(コンクリート) [事故前: L3相当](滞留水による汚染)
建屋内廃棄物(コンクリート) [事故前: L3相当]

建屋内廃棄物(コンクリート) [事故前: 非放射性](滞留水による汚染)
建屋内廃棄物(コンクリート) [事故前: 非放射性]

植物の試料を採取して分析した．土壌は 5 cm の深さまでの表層から，137Cs の他に，90Sr やウラン同位体，238Pu が検51

Fig. 4 Model of inventory estimation for radioactive waste

出された[12]．ここで，ウラン同位体は天然由来が支配的[14]であり，Pu 同位体は環境のフォールアウト相当であった．
植物は，マツの枝葉や落葉を分析し，137Cs と 90Sr の他に謝辞

原子炉建屋近傍において 3H，14C や 79Se が検出された．
発電所構内は，被ばく管理などのためにフェーシングの本稿は，経済産業省「廃炉・汚染水対策事業費補助金（固処理がなされ，汚染土壌が露出した領域が減っている．ま

体廃棄物の処理・処分に関する研究開発）」で得られた成果

た，植物は，設備や施設を設置するために多くが伐採されの一部を含みます．

た．汚染した土壌と植物の試料は今後得られにくいと思われ，将来廃棄物管理方策を検討するうえですでに得た試料

参考文献とデータが重要である．
[1]
4

インベントリの推定

ルディングス（株）福島第一原子力発電所の固体廃棄廃棄物の処分方策を検討するうえでインベントリ情報は物の保管管理計画, 2019 年 6 月版, 2019 年 6 月 27 日

不可欠であり，とくに被ばく線量に影響を与える長半減期核種の汚染を知る必要がある．一方で，長半減期の核種に東京電力ホールディングス株式会社: 東京電力ホー(2019).
[2]

廃炉・汚染水対策関係閣僚等会議: 東京電力ホールデは，測定に適したガンマ線を放出しない難測定核種が多く，ィングス（株）福島第一原子力発電所の廃止措置等その検出，定量は難しい．そこで，限られた分析データをに向けた中長期ロードマップ, 平成 29 年 9 月 26 日

利用しつつ，インベントリを推定する手法の開発を進めている[13]．

(2017).
[3]

推定のモデルは，Fig. 4 に示すように[14]，損傷した燃料種の簡易・迅速分析法（分析指針）, JAEA-Technology

や原子炉の運転に伴い生ずる放射化生成物をソースタームとして，これを種々の廃棄物に分配するものである．核種

亀尾 裕 他: 研究施設等廃棄物に含まれる放射性核2009-051 (2009).

[4]

青野 竜士: 福島事故廃棄物を対象とした 93Zr, 93Mo,の移行挙動を表すパラメータとして，空気や水への移行率

107Pd 及び 126Sn 分析法の開発, JAEA-Technologyを設定する．当初は過去の事故に係わる報告を参考に値を2017-025 (2017).

設定したが，分析データに基づいて見直してきている．ま[5]

た，移行率の分布を確率論的に表現する方法の導入を試み

た放射性廃棄物の分析データベースの構築, 日本原ている．

子力学会「2018 年秋の大会」, 2G06 (2018).
[6]

5

今後の展望

日本原子力研究開発機構 廃炉国際共同研究センタ
ー: 福島第一原子力発電所事故廃棄物に関する分析

燃料デブリの取り出しに向けての工事など，廃炉の作業データ集 (FRAnDLi) (online).

が進展するに伴って，放射性廃棄物の発生は継続する．原

https://frandli-db.jaea.go.jp/FRAnDLi/ (accessed

子炉に近い領域からの試料が得られるものと予想され，分析の役割は重要である．発電所において放射性物質分析・二田 郁子 他: 福島第一原子力発電所事故で発生し2019-10-31).
[7]

国際廃炉研究開発機構, 日本原子力研究開発機構:研究施設（第 1 棟）の建設が進められており，2021 年度に廃棄物試料の分析結果（1～3 号機原子炉建屋内瓦礫）,廃棄物の分析を開始する予定である[15]．これまでに得た第 65 回廃炉・汚染水対策チーム会合／事務局会議,分析データと廃炉工程の進展を考慮して，効率的な分析計画の立案と着実な実施が期待される．

2019 年 4 月 25 日 (2019).
[8]

国際廃炉研究開発機構, 日本原子力研究開発機構:廃棄物試料の分析結果（水処理設備処理二次廃棄物・滞留水）, 第 52 回廃炉・汚染水対策チーム会合／事務局会議, 2018 年 3 月 29 日 (2018).

135原子力バックエンド研究[9]

原子力損害賠償・廃炉等支援機構: 東京電力ホールディングス（株）福島第一原子力発電所の廃炉のための技術戦略プラン 2019 (2019).

[10] 国際廃炉研究開発機構, 日本原子力研究開発機構:
汚染水処理二次廃棄物の放射能評価のための多核種除去設備スラリー試料分析, 第 21 回廃炉・汚染水対策チーム会合／事務局会議, 2015 年 8 月 27 日 (2015).
[11] 東京電力株式会社: 福島第一原子力発電所構内における土壌中の放射性物質の検出状況について, プレスリリース, 平成 23 年３月 28 日 (2011) (online).
http://www.tepco.co.jp/cc/press/11032806-j.html(accessed 2019-10-31).
[12] 国際廃炉研究開発機構, 日本原子力研究開発機構:福島第一原子力発電所の固体廃棄物試料分析（現状までの成果報告）, 第 42 回廃炉・汚染水対策チーム
会合／事務局会議, 2017 年 5 月 20 日 (2017).
[13] Sugiyama, D. et al.: Development of calculation
methodology for estimation of radionuclide composition
in wastes generated at Fukushima Daiichi nuclear power
station, Journal of Nuclear Science and Technology,56(9-10) pp.881-890 (2019).
[14] 国際廃炉研究開発機構: 平成 28 年度補正予算「廃炉・汚染水対策事業費補助金 (固体廃棄物の処理・処分に関する研究開発)」, 平成 29 年度成果報告, 2019年 2 月 (2019).
[15] 東京電力ホールディングス株式会社: 福島第一原子力発電所 中期的リスクの低減目標マップを踏まえた検討指示事項に対する工程表, 第 72 回特定原子力施設監視・評価検討会, 2019 年 6 月 17 日 (2019).

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December 2019