＜Ｑ＞　核燃料になるのはウラン235だけなのですか？

＜Ａ＞

天然の物質ではウラン235以外に利用できるものはありません。しかし、天然の物質のなかには核燃料に転換することができる物質があります。天然に得られるトリウムの中にトリウム232と呼ばれる同位元素が含まれており、このトリウムを原子炉に入れて中性子を吸収させると、トリウム232はウラン233という極めてすぐれた核燃料に転換されます。トリウムは地球上にかなり豊富に存在していますので、トリウム232を素にした核燃料サイクルを確立させることは不可能ではありません。しかし、現在の核燃料サイクルはウランサイクルを基本として構成されていますので、これをトリウムサイクルに変更するためには、その研究・開発に、これからも多大の時間と費用を必要とします。

プルトニウムも核燃料として利用することができます。プルトニウムは商業発電用原子炉の運転中にウランの同位元素であるウラン238から生成しますが、生成されたプルトニウムの一部はさらに原子炉内で核分裂します。実際、現在の発電用原子炉の中で発生する全エネルギーの約30%はプルトニウムの核分裂によるものです。余談になりますが、プルトニウムは太古の地球上で天然に生成されたことがあります。このプルトニウムはアフリカの古いウラン堆積物の中で、水とウランが混合して、核分裂連鎖反応をおこしたために生成したものです。人類が２０世紀に入ってプルトニウムを再発見するより、１０億年も昔に、このような天然の原子炉の中でプルトニウムが自然に生成されていたのです。

(a)プルトニウム-239と(b)ウラン-233ができるまでの反応経路。
ウラン-235原子がその核の中に１個の中性子を取り込むと核分裂が起こり平均して2.5個の中性子が飛び出してくる。
一方ウラン-233の場合、１個の中性子の取り込みで同様に核分裂が起こるが、そこからは平均2.6個の中性子が飛び出す。
両者の核分裂からほぼ同じ量のエネルギー、約200MeVが得られる。この得られるエネルギーも重要だが、１個以上の中性子がとびでてくることの方が、もっと重要な意味を含んでいる。核分裂連鎖反応の可能性を即座に引き出すからだ。