核変換
比喩として、化学において、化学物質である青酸カリ(KCN)は人体にとって強力な毒性を持つものであるが、チオ硫酸ナトリウム(Na2S2O3)と化学反応させることで、化学構造が変化し、より毒性の低い化学物質にすることができる。
(化学式) CN − + Na 2 S 2 O 3 ⟶ NaSCN + NaSO 3 − {\displaystyle {\ce {CN- + Na2S2O3 -> NaSCN + NaSO3-}}}
これと同様に、化学ではない原子核の世界においても、放射性物質(核種)に対して、なにか反応(核反応)をさせる ことで、原子核の構造が変化(核変換)し、より有害性の少ない核種にするということが考えられる。
長寿命の放射性核種を核変換によって短寿命核種あるいは安定核種に変えてしまう技術を核変換技術(transmutation technology)と呼ぶ(かつては消滅処理と呼ばれていた)。 その具体的方法としては、中性子による(n, γ)、(n, 2n)反応を利用してより短寿命の核種に変換させるいわゆる中性子燃焼法が代表的であり、1964年にブルックヘブン国立研究所(BNL)のM.Steinbergらのグループによって、中性子源として原子炉を利用する形で提案されたものが核変換技術の最初である。
この軽水炉を用いる方法では、核分裂生成物は主に熱中性子の捕獲反応((n, γ)反応)によって核変換される。しかしながら、核分裂生成物の熱中性子に対する捕獲断面積は小さいため、核変換を効率良く行わせるためには、熱中性子の照射対象をできるだけ核変換処理の対象の核種(Kr , Sr , Csなど)に絞る、すなわち群分離 をする必要がある。
なお、元来、原子を構成する核種の半減期は環境変化の影響を極めて受け難い物理量であり、古典物理学的・化学的な手法では半減期を変化させる(その核種を核変換させる)ことはできないと考えられていたが、近年になって、極端な状態においてようやく1%程度というものであるが、高圧、電磁場あるいは化学構造などによって、半減期が変化する(核変換が発生する)ということが明らかとなっている。
原子炉の使用済み核燃料からなる高レベル放射性廃棄物は様々な核種を含んでいるが、その一部は、天然ウランレベルの放射能まで減衰するのには数万年のオーダーの時間がかかる超長寿命の核種である。プルサーマルや核燃料サイクルを経て出てくる放射性廃棄物から、超長寿命核種であるマイナーアクチノイド(MA) や核分裂生成物(FP)を群分離した上で、数百年単位の短寿命核種または安定核種に核変換する技術(核変換技術、かつては消滅処理)の研究開発が1970年代から 進められている。