Slide 1

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
of wastes  Pu
+ rU 
 ＋使用済燃料処分コスト
 + disposal
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

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