| Ⅶ章 トリチウムの環境動態と人体影響 Ⅶ‐１トリチウムと核融合：燃料としてのトリチウム 食料の確保・環境変動・エネルギー間題は人類の歴史を動かしてきたし、２１世紀に人類が生きる上での最大の課題でもある。地球文明は、人類が初めて火の使い方を覚え、２０世紀の原子力開発にいたるまで、つねに新しいエネルギー源の発見とともに発展してきた。化石燃料にかわる新しいエネルギー源として、原子力は有力な選択肢の一つである。原子力にはウラニウム（ウラン）などの重い原子核が分裂するときにエネルギーを発生する核分裂エネルギーと水素などの軽い原子核がいっしょになって新しい原子核を作る時にエネルギーを発生する核融合エネルギーがある。現在世界中で実用化されている原子力発電所はすべて、ウラニウムを燃料とした核分裂を利用した原子炉であるが、使用済みの燃料に含まれる大量の放射性物質や運転時の事故による放射性物質の環境への放出についての心配などから賛否両論の大きな社会的論議をかもし出している。 人類が２１世紀に主要なエネルギー源として何を選ぶべきか、多くの選択肢があるが、有力な選択肢の一つとして核融合のエネルギーがある。アインシュタインの相対性原理によると物質の質量とエネルギーは同じものである。ウラン－２３５のような重い原子が分裂していくつかの軽い原子に分かれた峙、分裂によりうまれた原子の質量の合計は分裂前のウラン２３５の質量よりも小さい。この質量の差がエネルギーにかわる。これが核分裂エネルギーで、今日の発電用原子炉はすべてこの核分裂エネルギーを利用していることから核分裂炉と呼 ばれる。今日の原子力問題の根源はこの核分裂炉が生み出すごみの問題にある。核分裂によって作られる原子のいくつかは放射能を持ち、その放射能による害を生物にもたらす。 核融合の燃料となる元素の組み合わせとしては、トリチウムと重水素以外にも、重水素と重水素、童水素とリチウム、ヘリウムとリチウムなどの組み合わせも考えられるが、地上での核融合の実現の最も実現しやすいのはトリチウムと重水素を融合させる反応である１）。トリチウムと重水素を融合させる反応で作られるものは放射線を出ざないヘリウム原子と中性子である。このことから、“核の廃棄物を出さない原子力”という核融合研究のキャッチフレーズを産んだ。しかし、燃料のトリチウムは放射性物質であり、作られた中性子は核融合炉そのものの構造を作るいろいろな材料と反応して、放射性物質を新たに作り出す。こうして作られた放射性物質は果たして安全なのだろうか。未来にわたって人類が作り出す放射性物質の安全を確保することは持続的な人類の文化・文明発展のために、いま我々現代に生きる人たちがやらねばならない義務である。 質量とエネルギーは等しい。この関係はアインシュタインの有名な式Ｅ＝ｍc2で表わされる。真理は誰にでも明快である。しかしこの式は我々にとって理解することが最も難しい関係である。宇宙の創生においては、軽い元素から順に重い元素が作られていった。軽い元素をもとに新しい元素を作り出す。これは原始宇宙のはじまりであり、我々の故郷地球を生み出した。このエネルギーを地上で実現し、より豊かな未来を作り出そうとするのが核融合の夢である。 夢を現実にするためには、現実に生きている人たちの理解と協力が必要である。今、我々が抱えているエネルギー問題への意見には、恣意的な誤解や科学の勉強不足による誤ったものがあり、専門家でない人々の正しい判断を妨げている。核融合を実現させるためには、裸の原子核同士をお互いに十分に近くまで引き寄せることが出来て、しかもその時間が核融合を起こせるだけ十分長くないといけない。このためには、高エネルギーの裸の原子核（これをプラズマという）の集まりが高い密度で、一定の時間安走に存在することが必要である。ブ ラズマのエネルギーを高めるには、熱エネルギーとしてエネルギーを与える（これをプラズマの加熱という）必要があり、電磁気的な力を利用して加熱が行われる。核融合を起こさせるために必要な熱エネルギーの大きざは、核融合反応の種類、すなわち軽い元素の組み合わせにより異なり、そのうちもっとも実現しやすい組み合わせとして、重水素とトリチウムの組み合わせがある。この場合の核融合反応は次のように起こる。 重水素の原子核+トリチウムの原子核→ 高エネルギーの中性子+ヘリウムの原子核 １足す１は２になる。ところが、この場合原子核二つが一緒になりぴとつの原子核と中性子になるときには、そうはならなくて作られた新しい原子核と発生した中性子の質量の合計はもとの重水素とトリチウムの原子核の質量よりよりも小さい。つまり質量の合計が核反応の後では核反応を起こす前よりも少なくなっている。これを質量欠損といい、失われた質量は熱エネルギーとして、生成された原子核と中性子に与えられ、その主な担い手は高エネルギーの中性子である。こうして発生した中性子のエネルギーを熱に変えて、われわれが利用できるエネルギーに変える働きをするのが、核融合発電のための原子炉では、インバーターと呼ばれる部分で、高エネルギーの中性子を、中性子を吸収して熱を発生するリチウムにぶつけ、熱を発生させると同時に中性子とリチウムとの次のような核反応によりトリチウムを再生産する。 かくして、トリチウムが核融合炉のシステムから失われず、かつターゲットとしてのリチウムが供給される限り、トリチウムの補給は不必要であることになる。しかし、現実にトリチウムを核融合炉に完全に閉じ込めておくことは難しく、何がしかの量は周辺環境中に放出される。この環境中に放出される可能性のあるトリチウムの量に関しては、さまざまな研究者により、さまざまな立場により評価がされているが、もしも地球人類が現在生産しているエネルギーをすべて核融合エネルギーによって置き換えるとしたら、現在の地球環境中に存在するトリチウム量を少なくとも倍加させると考えられている。 |