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再処理リサイクル対直接処分の
経済性比較
スティーブ・フェター
公共政策学部, メリーランド大学
Matthew Bunn, John P. Holdren, Bob van der Zwaan
Kennedy School of Government, Harvard University
1
直接処分 対 再処理リサイクル
Direct-disposal v.Reprocessing-Reycle
• 使用済み燃料を直接地層処分するのがよい
か、あるいは、再処理してプルとウランを再利
用するのがよいか？
• この問いは以下の観点から新たな注目を浴び
ている
– 使用済み燃料と分離プルトニウムの蓄積
– 地層処分地の処分容量
– 原子力の長期的見通し
– 民事用核燃料サイクルと核兵器の拡散との結び
つき
2
今回の研究はコストに焦点を当てた
This Study Focuses on Costs
• この論争においてコストは重要な要素である
– ただ、唯一あるいは最重要の要素ではない;
環境, 保安,そして廃棄物管理などは同様に重要
な要素である
• 現時点で、再処理・リサイクルが直接処分よりも高く
つくことは、一般に合意されている
• 推進側はその差は少なく、原子力エネルギーが増
大すれば、すぐに消えると主張する
• 我々の結論では、コスト差は大きく、50～100年間
は続くというもの
3
研究の概要
Outline
1. 直接処分 対 再処理リサイクル（軽水炉の場合）
• 発電単価における差
• 均衡ウラン価格
2. 軽水炉-直接処分対高速増殖炉-リサイクル
3. ウラン資源と価格
• ウラン価格はいつ、再処理リサイクルとつりあう
価格となるか?
4. 処分場要件に与える再処理リサイクルの影響
4
直接処分 対 再処理
(軽水炉の場合）
精錬
低濃縮
燃料加工
ウラン
濃 縮
六フッ化
ウラン
転 換
八酸化
三ウラン
低濃縮
鉱山
ウラン燃料
スタート
軽水炉
使用済みウラン燃料
使用済みウラン燃料
使用済みMOX燃料
使用済みMOX燃料
使用済み
ウラン燃料
ＭＯＸ
燃料
中間貯蔵
処分場
回収ウラン
ＭＯＸ
燃料加工
転 換
プルトニウム
劣化ウラン
六フッ化
ウラン
再処理
高レベル放射性廃棄物
中レベル放射性廃棄物
5
直接処分 対 再処理
精錬
濃 縮
燃料加工
低濃縮
$250/kg
ウラン
(軽水炉の場合）
転 換
$100/SWU
六フッ化
ウラン
$6/kg
低濃縮
鉱山
ウラン燃料
軽水炉
$50/kg
八酸化
三ウラン
$200/kg
使用済みウラン燃料
使用済みウラン燃料
使用済みMOX燃料
使用済みMOX燃料
使用済み
ウラン燃料
ＭＯＸ
燃料
$400/kg
中間貯蔵
処分場
回収ウラン
ＭＯＸ燃料加工
$1500/kg
再処理
プルトニウム
$1000/kg
$200/kg
高レベル放射性廃棄物
中レベル放射性廃棄物
$6/kg
転 換
劣化六フッ
化ウラン
6
直接処分 対 再処理
精錬
濃 縮
燃料加工
低濃縮
$250/kg
ウラン
(軽水炉の場合）
転 換
$100/SWU
六フッ化
ウラン
$6/kg
低濃縮
鉱山
ウラン燃料
軽水炉
$50/kg
八酸化
三ウラン
$200/kg
使用済みウラン燃料
使用済みウラン燃料
使用済みMOX燃料
使用済みMOX燃料
使用済み
ウラン燃料
ＭＯＸ
燃料
$400/kg
中間貯蔵
処分場
回収ウラン
$800/kg
ＭＯＸ燃料加工
$1500/kg
$2700/kg
$200/kg
再処理
プルトニウム
$1000/kg
高レベル放射性廃棄物
中レベル放射性廃棄物
$3000/kg
電気事業連合会資料
7
燃料サイクル各部門と他のパラメータの
中央値を導くために行った推計：
For central value of the price of various fuel-cycle services and other parameters
• 所与のウラン価格に対応する発電コストの差
• 両方の発電コストが同一となるウラン価格
（均衡価格）
• 他の燃料サイクル部門の均衡価格（例：再処
理）
8
再処理価格に対する発電コストプレミアム
mill/
kWh 6
$3000/kg = reprocessing
再処理価格 price
5
DCOE (mill/kWh)
発
$2000/kg
4
電
3
コ
ス
ト
2
$1000/kg
再処理コスト$1000/kgに対する
ウラン均衡価格 = $370/kg
1
$500/kg
差
0
-1
0
50
100
150
200
250
($/kg)
ウ Price
ラ ン of
価Uranium
格
300
350
400
9
均衡価格Breakeven Prices
他のパラメータでは中央値を想定した場合
現状
日本
パラメータ
均衡
価格
ウラン (ドル/kg)
370
50
40
9
再処理 (ドル/kg)
420
1000
3000
7
<0
1500
2700
∞
中間貯蔵
780
200
250
3
処分コスト差
630
200
?
1200
100
100
ＭＯＸ燃料加工 (ドル/kg)
濃縮 (ドル/SWU)
中央値
比
12
10
再処理にとって有利な見積もりをおこなった
These estimates are favorable to reprocessing
• 再処理とMOX燃料加工の中央値は実勢より相
当低くした
• プルトニウム貯蔵、アメリシウム除去、MOX利用
に伴う許認可や保安上の費用を見込まず
• 直接処分に伴う中間貯蔵費用を高く見積もった
• 高レベル放射性廃棄物の処分コストを低下の利
点を大目に見積もった
• 使用済みMOX燃料と使用済みウラン燃料の処
分コストを同等とした
16
軽水炉（直接処分） 対 高速増殖炉
精錬
低濃縮
燃料加工
ウラン
濃 縮
六フッ化
ウラン
転 換
八酸化
三ウラン
低濃縮
鉱山
ウラン燃料
使用済みウラン燃料
中間貯蔵
軽水炉
処分場
FBR 燃料炉再処理
高レベル放射性廃棄物
中レベル放射性廃棄物
高速増殖炉
プルトニウム
マイナーアクチニド
回収ウラン
燃料加工
劣化ウラン
転 換
六フッ化
ウラン
17
FBRによる発電コストプレミアム
mill/
kWh
12
Utility Owner
公益企業
COE (LMR - LWR) (mill/kWh)
10
発
DCcap
($/kW e)
8
電
$400
6
コ
ス
4
ト
2
差
$300
$200
0
$100
-2
$0
-4
0
50
100
150
200
250
ウ ラ ン Uranium
価 格 Price ($/kgU)
300
350
18400
均衡価格
Breakeven Prices
規制下の公益企業所有を想定
パラメータ
均衡
価格
ウラン (ドル/kg)
340
資本費差
–95
0
200
400
<0
500
1000
2000
中間貯蔵
4100
300
200
100
処分コスト差
3400
300
200
100
570
150
100
50
再処理 (ドル/kg)
濃縮 (ドル/SWU)
最安値 中央値 最高値
50
19
ウラン資源
Uranium Resources
• 中央値を使った場合の均衡ウラン価格:
340ドル/kg (高速増殖炉) 370ドル/kg (軽水炉)
• ベストケースでも
均衡ウラン価格 > 130ドル/kg
• どれだけあるか? NEA/IAEAレッドブックでは1600
万トン（ウラン価格130ドル/kg以下として）しかし、
– 多くの国での高いコストの資源
（例：オーストラリア）を見積もっていない;
– 非在来型資源（例：リン酸塩）を含まず
– ウラン探査へのわずかの投資
23
最大可採埋蔵ウラン量の粗い想定
A Very Rough Estimate of Ultimately Recoverable Uranium Resources
• NEAレッドブックは210万トン（今の40ドル/kgとして）
• Hore-Lacy: “ウラン価格が現行の倍になると確認埋
蔵資源量は10倍になると予想できるだろう.”
• 故に、ウラン価格が80ドル/kgなら2100万トンに、
160ドル/kgなら2億1000万トンに、

 p 
R  2.1 
 40 
 = 供給の長期的価格弾力性
24
Deffeyes and MacGregor (1980)
平均して、
ウ
ラ
ン
資
源
量
見
積
も
り
（
ト
ン
）
ウラン鉱石の
品位が10分の
1になると、利
用可能なウラ
ン資源量は
300倍に増え
る
ウラン鉱石品位（ｐｐｍ）
25
可採埋蔵資源
Recoverable Resources
長期的価
格弾力性
出典
UIC (価格が2倍で確認埋蔵量は10
倍に)
Deffeyes and MacGregor
(品位10分の1で= 資源は300倍増)
Gen-IV (さまざまな採掘方法に対す
る米国の埋蔵量に基づく)
NEA/IAEAレッドブック
単位：100万トンウラン

<$40
3.32
2.1
21
105
2.48
2.1
12
39
2.35
2.1
11
34
2.1
11
16
<$80 <$130
26
IIASA/WEC Global Energy Perspectives
原子力発電シナリオ
27
Cumulative Uranium Consumption (MtU)
軽水炉直接処分の累積ウラン消費量
（19トンウラン/10億ｋWｈ）
100万ｔ
累 40
積
40 Mt @ $130 kgU–1 (Eq. 2,  = 2.48)
34 Mt @ $130 kgU–1 (Eq. 2,  = 2.32)
ウ
30
ラ
ン
消 20
17 Mt @ $130 kg–1 (Red Book)
費
量 10
0
2000
2020
2040
2060
2080
2100
28
考慮すべき他の諸点
 処分場スペース
 エネルギーの安全保障
 核拡散
 公衆の健康と環境問題
29
処分場スペース
Repository Space
• 再処理は新たな処分場の必要を大幅に減らすこと
ができるか?
• 軽水炉リサイクル路線: no
– マイナーアクチニドによるｋWh当りの崩壊熱の増
大
• マイナーアクチニドを含む高速炉リサイクル路線 :
yes, しかし…
– 再処理・燃料製造がより高価に
• Gen-IV: $2000/kg 再処理, $2600/kg 燃料費
• ウラン価格 = $130/kgなら:
DCOE = 6 mill/kWh DCcap = $0 の場合
16 mill/kWh DCcap = $200/kWeの場合
30
考慮すべき他の諸点
 処分場スペース
 エネルギーの安全保障
 核拡散
 公衆の健康と環境問題
32
ご清聴ありがとうございました
33
収支均衡ウラン価格の計算
of
cost of
 cost


直接処分
再処理リサイクル
direct-disposal
 reprocessing-recycle

コスト
コスト
value of 
回収ウラン
中間貯蔵コスト
interim storage   cost of再処理コスト
reprocessing   recovered
 cost of
とPuの 
＋使用済燃料処分コスト
＋廃棄物処分コスト
+ disposal of spent fuel + disposal of wastes  Pu価値
+ U 

value of    低濃縮ウラン燃料
cost of LEU   cost of
equivalent 
MOX燃料
 プルトニウムの
コスト
価値 Pu
コスト
natural U 
MOX
fuel
recovered

 using
（天然ウラン利用）
低濃縮ウラン燃料
value of    低濃縮ウラン燃料
cost of LEU    cost
of LEU 
 回収ウランの
コスト
価値
U using コスト
natural U using recycled
U
recovered
（天然ウラン利用）
（回収ウラン利用）
34
分かりやすい事例
直接処分
コスト (ドル/kgHM)
使用済み燃料の中間貯蔵
$200
使用済み燃料の地層処分
$400
$600
再処理ーリサイクル
再処理
高中レベル廃棄物の地層処分
$1000
$200
回収ウラン (0.95 kgU/kgHM)
–0.95CrU
プルトニウム (0.01 kgPu/kgHM)
–0.01CPu
$1200 – 0.95CrU – 0.01CPu
35
プルトニウム価値
ウラン燃料 コスト
ウラン
転換
濃縮
燃料加工
量
7 kg
7 kg
6 SWU
1 kg
単価
CU
$6/kg
$100/SWU
$250/kg
0.94 kg
0.06 kg
1 kg
$6/kg
CPu
$1500/kg
MOX燃料コスト
劣化ウラン
プルトニウム
燃料加工
If CLEU = CMOX: CPu 
7CU  614
0.06
コスト ($/kg)
7CU
$42
$600
$250
$892 + 7Cu
$6
0.06CPu
$1500
$1506 + 0.06CPu
36
収支均衡ウラン価格
回収ウラ
interim storage  cost of再処理コスト
reprocessing   value
of 
cost of中間貯蔵コスト
＋廃棄物処分コスト
ンとPuの
+ disposal of SF  + disposal
of wastes Pu
+ rU 
 ＋使用済燃料処分コスト
価値
$600 $1200

 0.01CPu  0.95CrU
kgHM
kgHM
仮定
CrU  CU
$600 $1200
 7CU  614 

 0.01
 0.95CU

kgHM
kgHM
 0.06 
12.7CU  4214
$330
CU 
kg
より正確な計算では$370/kg
ー現在のスポット価格の 8 倍ー
となる
37
その他のパラメータ
パラメータ
最高値
中央値
最安値
350
250
150
8
6
4
使用済み燃料燃焼度 (MWd/kg)
33
43
43
新燃料燃焼度 (MWd/kg)
53
43
43
割引率 (%/y)
8
5
2
レーザー濃縮
yes
no
no
転換 ($/kg)
5
15
25
濃縮($/SWU)
0
5
10
燃料加工 ($/kg)
0
10
20
ウラン燃料加工 ($/kg)
転換 ($/kg)
回収ウランプレミアム
38
再処理に対する発電コストプレミアム
5
COERR - COEDD (mill/kWh)
4
reference case
@ $130/kgU
worst case for reprocessing
@$130/kgU
3
2
1
0
-1
$80/kg
U
$260/kgU
-2
500
best case for
reprocessing @$130/kgU
1000
1500
Price of再Reprocessing
($/kgHM)
処理価格
2000
39
再処理コスト
• 中央値 = $1000/kg (幅: 500 to 2000)
– 使用済み燃料の輸送・中間貯蔵、プルトニウム高レベル
廃棄物、低レベル廃棄物処分、施設解体を含む
– ソープ, UP3:
– baseload: $1700-2300/kg
– post-baseload: $1000-1500  $600-900/kg
• 六ヶ所再処理工場: $4000/kg
• 報告されたソープの資本費、運転費を使うと: $1350 (政府),
$2000 （規制下電力会社), $3100 (民間)
40
MOX燃料加工
• 中央値 = $1500/kg (幅: 700 to 2300)
– 燃料輸送あるいは原子炉での利用に対する追加
コストは無し
• 1990年代の価格 : $2100-2700/kg
• 英国SMPでの資本費と運転費: $1000 (政府),
$1500 (規制下電力会社); $2100 (民間)
41
使用済み燃料中間貯蔵
• 中央値 = $200/kg (幅: 100 to 300)
• 費用見積もり:
– 敷地内乾式貯蔵: $100-120/kg
– 他の敷地内乾式貯蔵: $150-200/kg
– 集中貯蔵施設, 日本: $280/kg
• 中間貯蔵施設は、十分な貯蔵容量をもった新規原
発には、あるいは、埋設が開始された後には必要な
いだろう
42
処分コストの差異
本研究
1993 OECD
研究
2000 フランス
研究
Gen IV 研究
使用済み
燃料
高レベル
廃棄物
使用済み
– 高レベ
ル廃棄物
400
200
200
50%
100-300
25-75%
%
savings
140
70
70
50%
130
80
50
40%
300
200
100
33%
43
1 mill/kWh = $370/kg at discharge （燃焼度43 MWd/kgの場合）
Breakeven U price
Parameter Value
Parameter
central
high
0
200
400
134
560
–205
+221
govt
utility
private
222
574
–118
+234
Reprocessing
再処理コストcost ($/kgHM)
500
1000
2000
255
516
–85
+176
Enrichment
($/SWU)
濃縮
150
100
50
282
415
–58
+75
高速増殖炉炉心燃
LMR
core fabrication ($/kgHM)
料加工
700
1500
2300
286
394
54
LMR
breeding ratio
増殖比
1.0
1.125
1.25
294
386
46
地層処分コストの
Geological
disposal cost
差異
difference
($/kgHM)
300
200
100
322
358
18
43
53
53
322
340
–17
3
6
9
326
355
15
150
250
350
325
355
15
350
250
150
327
353
13
90
85
80
328
353
13
Capital
cost difference ($/kWe)
資本費差
Reactor
owner
原子炉所有者
LEU burnup (MWtd/kgHM)
LEU燃焼度
Construction
建設期間 time (yr)
ブランケット燃
LMR
blanket fab. ($/kgHM)
料加工
LEU
fuel fabrication ($/kgHM)
LEU燃料加工
Capacity factor (%)
low
change
(central = $340/kgU) compared
low
high
to central
44
ウラン価格
Uranium Price ($2003 kgU–1)
300
Spot
market price
スポット価格
Average
paid by US reactor operators
米運転者が払っている価格の平均
250
Average
EURATOM Contract Price
ユーラトムの契約価格の平均
200
150
100
50
0
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
45