劣化ウラン弾

劣化ウランの兵器使用について社会的に問題化しております。
そもそも劣化ウラン弾とは何ぞや? という素朴な疑問にお応えするためにも、資料として堪え得るものを用意いたしました。
 
 専門部会のメンバー間の意見交換も転載いたしました。

(原子力図書館 げんしろう http://sta-atm.jst.go.jp/)より引用

劣化ウラン

 U−235の同位体存在比が天然のものよりも少ないウランをいう。天然ウランの同位体組成は、U−234が0.0057%、U−235が0.714%、U−238が99.3%である。このウランを軽水炉の燃料として使用するためには、U−235の割合をおよそ3〜4%に高めたウラン、すなわち濃縮ウランを必要とする。この濃縮ウランを製造すると、U−235の割合が0.2%程度のウランが残る。このウランを劣化ウランという。劣化ウランは、高速増殖炉の燃料の親物質として使用できるので、廃棄物になるわけではない。

減損ウラン

 わが国の発電用原子炉では一般にウラン235の濃縮度が3%前後のウランを燃料として用いている。原子炉で使用済みとなった燃料は、再処理工場において溶解され、燃え残ったウランと生成されたプルトニウムが回収される。このときのウランの濃縮度はほぼ0.5%前後で初期濃縮度から低下しており、これを減損ウランと言う。減損ウランは、再濃縮して利用できる他、プルトニウムと混合して軽水炉や高速炉に再利用される。わが国では濃縮カスケードの廃材から得られる劣化ウランとは区別して用いているが、区別しないで用いられることもある。

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<概要>
 原子力発電の増加とともに低濃縮ウラン燃料の使用は増え、必然的にウラン濃縮過程で生ずるウラン滓、すなわち劣化ウランの発生量も増える。劣化ウランの積極的な利用を図り、消費しなければその貯蔵量は益々増加して行く。しかし、現状では非原子力分野での利用は、航空機のカウンターウエイト、砲弾、使用済燃料輸送容器などに限定されており、その使用量も貯蔵量にくらべればはるかに少ない。
 原子力分野における劣化ウランの使用は、天然ウランの代替や節約にもつながる。世界原子力協会では、長期間の貯蔵に耐えられるように、劣化六フッ化ウランガスを安定な状態にして管理し、将来の需要に備えるなどの対応策を報告している。

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<本文>
1.劣化ウランとは
 原子炉燃料としての低濃縮ウランを製造する際、天然ウランの濃縮工程で後に残ったウランをいう。「減損ウラン」ともいう。天然ウランにはU−235が0.7%、U−238が99.3%含まれている濃縮ウランはU−235の比率が2−5%程度に濃縮されているので、劣化ウラン中のU−235の濃度は0.2−0.3%で元の天然ウランにくらべて低い。一般に低濃縮ウラン1kgに対して劣化ウラン5−10kgが濃縮プロセスの残滓として生まれる。
 劣化ウランは、通常六フッ化ウランガスの状態で高圧ボンベに詰められ、濃縮工場の近くに貯蔵される。このガスは空気中の水分に接すると極めて腐食性の高いフッ化水素を発生するので、漏洩しないように貯蔵管理には十分注意を払わねばならない。劣化ウランの一部は、酸化ウランまたは金属ウランの形でも貯蔵されている。
2.劣化ウランの発生量および累積貯蔵量
 ウラン濃縮は、現在日本のほか米国、フランス、ドイツ、オランダ、英国、ロシア、中国などで行われている。1999年末の世界の濃縮工場における劣化ウラン貯蔵量、貯蔵形態および管理計画を 表1 に示す。貯蔵量の推定総計は約120万トンである。
 増大する劣化ウランに対して貯蔵管理および資源の有効利用の観点から、その利用が検討されている。以下に劣化ウランの利用について述べる。
3.劣化ウランの利用
 劣化ウランの利用は、一般産業分野と原子力分野に分けられる。前者では、ウランの特性が十分に発揮できる使い方ということになる。金属ウランは、核燃料物質としての他に次のような特性を持っている。
(a)密度が高い(鉛の1.5倍)
(b)γ線、X線の遮へい性能に優れている(鉄より3桁高い、鉛より2桁高い遮へい効果)
(c)融点が比較的高い(1132℃、鉛:327℃、鉄:1536℃)
(d)機械的強度が大きい(鋼と同程度、合金化により増強)
(e)加工しやすい(鋳造性、延性、切削性ともによい。同程度の密度をもつタングステンは硬く加工しにくい)
(f)熱伝導率やや劣る(25W/m・K, Pb:34W/m・K, Fe:72W/m・K)
3.1 一般産業分野での利用
(1)高密度特性に着目した利用(年間使用量:200トン台)
 ・航空機、ヘリコプターなど飛行物体のカウンターウェイト、バランサー
 ・油井切削用カウンターウエイト
 ・高慣性ローター、フライホイール、回転ボールジョイント
(2)高強度、高密度特性に着目した利用(年間使用量:100トン台)
 ・砲弾弾頭のペネトレータ
 劣化ウランは湾岸戦争でも使用された。国内では1995年12月5日、7日および1996年1月24日の3日間、沖縄県鳥島射爆撃場で米海兵隊の航空機が、訓練時に誤って1,520発の劣化ウラン弾を発射したことで話題となった。湾岸戦争においてこれらの劣化ウランが兵士の健康に影響を与えるという有意差は現れていない(文献6)。劣化ウラン含有弾の構造を 図1 に示す。先端付近が円錐になっているロケット状の砲弾であり、先端近くの中心部に劣化ウランが装着されている。劣化ウランの形は先端が丸みをもった円柱で、重さ約148gという。この砲弾は、慣性力によって戦車などの厚い鋼板を貫通する性能をもち、衝突の際ウランが微粒子化して発火するので焼夷弾としての性質があり、徹甲焼夷弾とも呼ばれている。
(3)γ線、X線遮へい性能に着目した利用(年間使用量:100台)
 ・RI運搬容器および放射線医療機器の遮へい
 ・加速器のコリメータおよび遮へい
 ・使用済燃料輸送容器、高レベルガラス固化体容器
 米国GA、WHなどが使用済燃料の輸送容器または輸送兼貯蔵容器の遮へい材料として利用するための技術開発を進めている。わが国でも日本製鋼所が試作品を作ったが、劣化ウランの貯蔵管理費が不要になることを評価しないと、鋼製容器にくらべて高価なものになる。 図2 に劣化ウランを利用した使用済燃料輸送容器の一例を示す。
(4)化学的性質に着目した利用
 ・機能材料、ガスの純化、染料・顔料
 ・水素吸蔵合金
 ウランは水素と極めて反応しやすく、水素化物をつくる。水素化物は400℃くらいに加熱すると分解し水素を放出し、低温では再び水素を吸収するので、この性質を利用して希土類元素やジルコニウム金属と同様に水素吸蔵合金材料としての技術開発が、欧米をはじめ日本で行われている。
[使用上の規制]
 以上、一般産業分野での利用を述べたが、わが国では劣化ウランはウラン濃縮工程の副産物であり、「原子炉等規制法」により核燃料物質としての規制を受ける。したがって、劣化ウランの利用にあたってはこの法律を考慮しなければならない。欧米における劣化ウランの法的位置づけは必ずしも一様ではないが、米国では天然ウランとともに原料物質に分類されており、環境保護法の10CFRpart40によれば、核燃料以外の特定の製品または機器への利用を法律で認めている。
 国際原子力機関(IAEA)の放射線防護基準では、放射性核種の危険度を4群に分類し、U−235,U−238および天然ウランは、危険度の最も低い第4群に属する。劣化ウランの放射線障害は主として透過力の小さいα線によるものであり、外部被ばくはほとんど問題にならない。経口または吸入摂取した場合には内部被ばくを受ける。
 ウランは他の重金属と同様に化学毒性を持っているが、たとえば空気中の許容濃度限界は、U:0.2mg/m**3, As:0.2mg/m**3, Pb:0.15mg/m**3, Hg:0.05mg/m**3で、化学毒性は砒素と同程度、鉛や水銀よりも低い。
 以上使用上の注意について述べたが、核燃料物質としての規制を受けることが、一般産業分野での利用の大きな障害になっている。


劣化ウラン弾
 主として対戦車攻撃用に用いられる砲弾で、戦車砲から発射される対戦車砲弾と戦闘機や攻撃ヘリから発射される機関砲弾がある。

破壊力が最大である戦車から発射される対戦車砲弾の詳細な記載が 兵器最先端C機甲師団(読売新聞社)s61年にあるので、一部を紹介する。



  対戦車戦闘の決め手、運動エネルギー弾

 戦車砲弾で最も重視されるのが、運動エネルギーをもって装甲を侵徹する徹甲弾(AP)である。これを考える場合、初めに述べた運動エネルギー量 1/2mv2の公式と、撃速を一定とすれば、貫徹力は千枚通しと同しく単位断面積当たりの質量に比例する、ということを頭に置いておく必要がある。ーロに徹甲弾といっても、内部に炸薬を充填した徹甲榴弾と、炸薬が充填されていないムクの実体弾の徹甲弾とに分けられる。威力を考えれば、装甲を貫徹し、内部で炸裂する徹甲榴弾の方が上であるが、これにはいろいろ問題がある。まず内部に中空を作って炸薬を充填するのだからその分だけ同口径の徹甲弾よりも質量が小さくなり、貫徹力が減少する。次に弾着の衝撃に耐え、貫徹した後に作動しなければならない信管の信頼性の問題だある。戦車戦闘は、敵の戦闘力を奪えばよいのであって、徹甲榴弾のような完全破壊をする必要はどこにもない。ここが戦艦同士の海戦と違うところである。こうした理由から、ムクの徹甲弾が主流となってきた。
 貫徹量を上げるには、前述したように撃速を高めてやればよい。しかし、撃速が毎秒約800メートル程度まで向上すると、弾着の衝撃で弾丸そのものが破壊されてしまうようになった。そこで弾頭に鋼製のキャップを付け、衝撃を弾丸の肩部に分散させて破壊を肪ぐことになる。この鋼製キャップは貫通間始時の弾丸姿勢を保持する役にも立つ。これが被帽付徹甲弾(APC)である。
       
 弾丸はタングステン合金製
 これで毎秒900メートルの撃速まで耐えられるようになったが、装甲はさらに厚く、硬くなった。そこで弾丸の質量と硬度を向上させるために、鋼より比重が2.3倍大きく、ダイヤモンド並みの硬度を持つ炭化タングステン、もしくはタングステン合金を便用することになっ
た。ここで問題は、ロ径いっぱいのタングステン弾丸を作ると、重量が非常に大きくなり、発射エネルギーが強大すぎて砲そのものがもたない点である。そこでタングステン製の弾芯を空気抵抗を考慮した鋼製のサヤに収め、プラスチックや軽合金の装弾筒を付け口径に合わせる。砲口を出ると装弾筒が飛ぴ散り、サヤに包まれた弾芯だけが圏標に向かい、弾着すると弾芯が貫徹し、運動エネルギ−がなくなるまで戦車内を跳ね回って戦闘力を奪う。弾芯の直径は、おおむね口径の半分程度と見てよいであろう。これが第二次大戦終了時点までの最強の徹甲弾、離脱装弾筒付徹甲弾(APDS)である。
 史上最強の戦車砲弾APFSDS
 さらに貫徹量を増やしてやるには、単位断面積当たりの質量を増やすこと、すなわち弾丸長を長くしてやればよい。問題は弾丸のスピンで弾道を安定させている以上、弾丸直径対弾丸長を一対四以上・にはできないことである。極端に背の高いコマは、回らないで寝てしまう理屈である。
そこで弾丸のスビンでなく、空力釣に弾道を安定させようということで弾丸にフィンを付けた。これが翼安定式椎脱装弾筒付徹甲弾(APFSDS)であり、現在までのところ、徹甲弾の頂点をゆくものである。最新のAPFSDSは、弾芯直径は砲口径の三分の一程度、弾芯長は弾芯直径の20倍にも達しており、砲弾というよりむしろ銛である。弾芯の材料も、冶金技術の進歩によって、より重く、より硬く、より粘り強いものが使われている。その代表的なものは、炭化タングステンの粉末を、その単体やコバルトをバインダーとして焼結冶金したものである。さらに天然に存在する最も重い元素であるウラン(劣化ウラン)も使われるようになったが、冶金工作が難しく、また世論の問題もあり、米国以外ではまだ一般的とはなっていない。






情報交換・ディスカッションの紹介



NORMの会の先生方:

先生方にはますますご健勝にて
ご活躍のことと推察申し上げます。

私事で恐縮ですが、アドバイスを頂ければと思いこのメールを
お送りしています。
この間活動してきましたこの会のテーマであります
TENORM(technically renhanced ではなくtechnically reducedかもしれま
せ んが)にも関係のある話です。

知り合いの先生から
京都のNPOがイラクにおいて
劣化ウラン弾を含む環境調査を計画しているので
相談にのってあげてくださいと言われました。

で、私個人の広島におけるウラン234,235,238の分布調査の経験などを
もとにして、できるだけわかりやすく
放射能とは何か、どうやって測定するのか、どんなものは測定しにくいのか
放射能のリスク重金属・化学物質のリスクを伝えようと思っておりますが。。

ただ、当該NPO関係者は放射線の知識は全くお持ちでないそうです。
ひょっとして化学物質の知識も余りお持ちでない可能性があります。
引き受けたものの、きっと、説明の難しいことになりそうだと思って
内心、心配しています。

こういう場合、説明にあたっては
どういうことに気をつければよいのでしょうか。
ご存知の先生があればアドバイスを頂ければ幸甚です。



Subject: Re: イラクの劣化ウラン弾


Fさん

 新年殿始まりですね。今年度もよろしく。

>知り合いの先生から京都のNPOがイラクにおいて
>劣化ウラン弾を含む環境調査を計画しているので
>相談にのってあげてくださいと言われました。

 どんな組織なのでしょうかね。イラク支援が目的の団体なのでしょうか?
あまり、放射能のことをご存じなくて劣化ウランの調査を含めてと言われると大丈 夫
なのかなと思ってしまいます。しかし、何れにせよ、放射能やその他の環境リスク
に あまり接した事の無い人の場合、僕の意見としては、ウランの存在形態、つま
り、天 然での存在形態や濃縮過程あるいは金属ウランのことなどを、まず理解してほし
いと 思います。また、身体への取り込みの形態と被ばく線量の関係など、放射能とし
ての 毒性をちゃんと伝えてあげことが重要だと思います。そうしたことの基本認識の
上に 測定の話があると分かり良いのではないでしょうか。

>私個人の広島におけるウラン234,235,238の分布調査の経験などを
>もとにして、できるだけわかりやすく放射能とは何か、どうやって測定するのか、
>どんなものは測定しにくいのか
>放射能のリスク重金属・化学物質のリスクを伝えようと思っておりますが。

>こういう場合、説明にあたっては
>どういうことに気をつければよいのでしょうか。
>ご存知の先生があればアドバイスを頂ければ幸甚です。

 まず、政治的な団体には認識に政治的なバイアスがかかります。それに充分留
意 し て、放射能的にどの程度ウランが危険なのかを理解してもらうよう努めることかな




Subject: Re: イラクの劣化ウラン弾


> U先生
> cc: NORMの会の先生方
>
> アドバイスを有難うございます。
> 小職が情報提供をしに行くNPOはNiccoというところで、
> 外務省などから後援を受けて
> 今まで結構手広くアフガニスタン、ベトナム、ヨルダンなどで
> 衛生や農業の支援事業をして来られたようです。
> 今回、当該NPOが劣化ウランのことを
> 言っておられるのは、
> 現地の人々の健康の問題もありますし
> Niccoから現地に派遣するスタッフの健康(安全)を懸念して、
> ということもあるようです。
>
> U先生の言われる
> 「ウランの存在形態、つまり、天 然での存在形態や濃縮過程
> あるいは金属ウランのこと」
> が確かに基本ですよね。。
> その点をしっかり伝えるようにしたいと思います。