劣化ウラン [Depleted uranium] [被リンク数: 33]

劣化ウラン（れっかウラン、英語：Depleted Uranium、略称：DU）は、ウラン235の含有率が天然ウランを下回るウランのことである。通常、その濃度が0.7%以下の物を指す。なお、減損ウランという言葉（英語では同じDepleted Uranium）もあるが、これは通常使用済燃料に含まれている（濃縮ウランよりもウラン235の割合が減っている）ウランをさす。天然ウラン由来の劣化ウランでは、天然ウランの精製物より放射能は幾分低い（後述）。

天然ウランには、熱中性子により核分裂連鎖反応を起こすウラン235と起こさないウラン238が含まれ、このうちウラン235の含有率は0.7%程度である。この天然ウランから濃縮によって濃縮ウランを得た後に残された部分は、通常、ウラン235の含有率が0.2%程度であり、これを劣化ウランと呼ぶ。さらに濃縮を行なって劣化ウランに残存するウラン235の割合を下げ、より多くの濃縮ウランを得る事もできるが、新たにウラン鉱石を採鉱・精製・濃縮することと比較してコストがかかるために行なわれない。上記の濃縮後に得られるのは六フッ化ウランであり、用途に応じて酸化物または金属として利用する。

ウラン235の濃度が低いため、劣化ウランは核燃料としての利用は出来ない。しかし、ウラン238に中性子を吸収させると結果としてプルトニウム239を得る事ができるので、高速増殖炉では燃料を生成するための原料として利用される。

ウランは密度が高い金属であるため、従来使用していた鉛やタングステンに代わり、ロケットや航空機の動翼カウンターウェイト、列車や車両等の重心微調整用の重り（マスバランス）として使用されている。原子番号が大きいことからα線やγ線の遮蔽効果が大きく、医療用放射線機器等から発生する放射線の遮蔽にも用いられる。

アメリカ、など一部の国では戦車砲の徹甲弾や装甲材として用いられている。通常用いられるタングステン等よりも特性的に優れているためである。さらに、廃棄物と見なせば原材料のコスト的にも有利である。ただし、加工費はタングステンのそれを大きく上回っておりトータルでのコスト的なメリットは高くない。

ウラン燃料としては、酸化物を濃縮ウランと混合させることにより、濃縮ウランの濃縮度調整が行われている。また、ウラン238に中性子を吸収させ、核分裂を起こしやすいプルトニウム239へと転換させることができるため、高速増殖炉に用いる燃料として期待されている（詳しくはウラン238を参照）。

劣化ウランは重金属である。したがって、他の重金属と同様に重金属中毒の原因となる。主に腎臓の障害を引き起こす。なお、劣化ウランの毒性は鉛や水銀よりも低く、砒素と同程度である。

また残留放射能による被曝も取りざたされており、イラク等実戦で劣化ウラン弾を使用した地域での白血病の罹患率や奇形児出生の増加、あるいは米軍帰還兵の湾岸戦争症候群などの健康被害が報告されている。

劣化ウラン弾による健康被害の数字には統計学的な有意差がないとの報告が存在する。

こうした環境問題について、アメリカやWHOは証拠が不十分と否定的な立場をとっている（ただし、WHOは子供が口にすることのないように警告を発している）。

また、日本では文部科学省防災環境対策室が「劣化ウランの毒性は、身の回りの海水や土砂中に存在するウランと同じ又は小さいです。平成14年11月」と発表している。

上記の通り、アメリカ政府は対外的には証拠が不十分と否定的な立場をとっている。

しかし米国内では動物実験により劣化ウランが発がん性を持つ（但しこれが放射能によるものか重金属毒性によるものかについては議論がある）と発表されており、有毒物質として法的に規制され厳密な監視下に置かれている。また従軍兵士の補償を巡る訴訟問題も起きている。

空気中に拡散された劣化ウランの飛沫による内部被爆が問題視されており、人体への影響において未だ充分な医学的研究がなされていない段階である。

劣化ウランによる被害について、統計的にも医学的にも充分なサンプル数が足りていないと指摘されており、被害者究明のためにも早急な情報開示が求められている。

2007年12月5日国連総会で来年度の国連総会で劣化ウランを使用した兵器の影響について議論することが可決された（日本政府も賛成した。）今後、科学的・政治的議論が国際舞台で展開されることになるであろう。

劣化ウランでは、濃縮過程においてウラン235及びウラン234の割合が少なくなる。これらのウラン同位体はウラン238に比べて半減期が短い（放射能が高い）ため、劣化ウランの放射能は天然ウランの放射能に対して相対的に低いと言える。なお、ここでいう天然ウランは、ウラン鉱石を精製して得られた濃縮処理を行なっていないウランで、比較対象の劣化ウランと同一の化学形態であるとする。また、劣化ウランについても天然ウランに由来するものであるとする。これは、減損ウラン由来の劣化ウランの場合、原子炉での燃焼条件にもよるが半減期の短いウラン236を一定量含んでしまっているためである。

IAEAによると<ref name="IAEA_DU_QA">国際原子力機関 劣化ウラン Q&Ahttp://www.iaea.org/NewsCenter/Features/DU/du_qaa.shtml#q3</ref>、純粋な天然ウラン1mg当りの放射能が25.4Bqであるのに対して、劣化ウラン中のウラン1mg当りの放射能は14.8Bqである。核種別の内訳を見ると、標準的な劣化ウランには、ウラン238・ウラン235・ウラン234がそれぞれ、99.8%・0.2%・0.001%の割合で含まれており、それぞれが持つ放射能の割合は、83.7%・1.1%・15.2%である。

ウラン238の半減期は約45億年、ウラン235の半減期は7億年であり、純粋なウラン235の比放射能は純粋なウラン238に比べて約6倍高い。しかし、天然ウランの同位体比はウラン238が約99.3%であり、ウラン235が約0.7%である事から、天然ウラン中での存在比はウラン238がウラン235の約140倍である。これらより、天然ウランがウラン238とウラン235だけから成っていると仮定すると、ウラン235はその放射能のうち約4.8%を占めることになる。しかしながら、天然ウランにはさらにウラン234が含まれていることを考慮する必要がある。ウラン234はウラン238のひ孫核種であり、ウラン238とウラン234は放射平衡を形成している。このため天然ウラン中に存在するウラン234はウラン238と同じだけの放射能をもっている。これらより、天然ウラン中でのウラン235に由来する放射能は、約2.4%と算出できる。 <!--===ウラン238とウラン235とウラン234=== 天然ウランには、ウラン238とウラン235の他に、わずかではあるが、ウラン234が含まれている。ウラン234の半減期は約25万年であり、比放射能はウラン235の約3000倍近くも高い。天然ウランから仮にウラン235のみを取り出すと、より比放射能が高いウラン234の存在比が増す事になるから、ウラン235とウラン234の同位対比によっては、ウラン235を取り出せば取り出すほど全体の比放射能は増える可能性すらある。ただし、ウラン濃縮はウラン同位体の質量差の違いを利用したものであるため、濃縮を行うとウラン234はウラン235と一緒に濃縮されて主として濃縮ウランに入り、劣化ウランのウラン234は天然ウランよりも必ず低くなる。

なお、ウラン234はウラン238の曾孫核種である。したがって、劣化ウランについては一時的にウラン234の比率が天然ウランよりも少なくなるが、ウラン238の半減期はウラン234と比べて10^4オーダー長いので、放射平衡になる。この場合、ウラン238とウラン234はほぼ等量の放射能を持つ。

結局のところ、純度100%の天然ウランから、ウラン235だけを全て取り除くと、放射能は約2%減少する。これは、ウラン235とその娘核種であるトリウム231の寄与がなくなるためで、含有率と一致しない理由は前述の通りである。--->

ウラン238は、鉛206に到るまでおおむね14回ウラン系列に沿って壊変を繰り返す。そして、ウラン238の半減期はどの子孫核種と比べても半減期が飛びぬけて長い。したがって、壊変系列全体が放射平衡となる。すなわち、ウラン238のもつ放射能は系列全体の約1/14である。ただし、途中のラドンは気体なので空中に逃げる分がある。実際の天然ウランではこれより高い割合となる。ウラン235についてはアクチニウム系列で壊変を繰り返す。

精製ウランの放射能は、時間とともに一定の強さにまで増加していく。これは、ウラン鉱石の精製の過程で除去された、ウラン系列、アクチニウム系列に属するウラン以外の核種が、順次壊変によって生成されるためである。ウラン238の場合、娘核種のトリウム234との半減期に、10^10オーダの差があるため、永続平衡が成立する。トリウム234と、ウラン238の孫核種、プロトアクチニウムとの間にも同様に永続平衡が成立する。よって、孫核種までの永続平衡によって放射能は単体の3倍となる。永続平衡成立には二番目に半減期が長い核種の10倍程度の時間がかかるため、200日程度で平衡に達する。 ウラン238とウラン234の間にも10^4オーダでの半減期の差があり、永続平衡は成立するが、成立には10^6年オーダの時間が必要である。よってこれ以降の壊変は、工学上考慮する意味がない。天然ウランのように、ウラン238の寄与分が1/14となるまでには、非常に長い時間が必要である。

ここでは放射線による影響だけを述べる。 劣化ウランには臨界のおそれがないため、人体への影響は外部被曝と内部被曝だけを考えればよい。影響を考える場合には、ウランが容器・建屋等に密封されている場合と、そうでない場合（非密封）に大別される。 また、ウランは上述のようにウラン系列、アクチニウム系列を形成するため、系列中の核種についても影響を考慮する必要がある。特に、ラドンは気体であるために注意が必要である。 密封されている場合には、ウランの出すアルファ線は遮蔽されているため、人体に対する影響は鉛214やビスマス214等のウラン系列でガンマ線強度が高いものだけを考えればよい。非密封の場合には内部被曝（呼吸や口、及び傷口からウランが体内に入り、影響を与える。）を考慮する必要がある。内部被曝の場合、アルファ線、ベータ線放出核種が重要で、ガンマ線放出核種の寄与は少ない。 呼吸による内部被曝は、ウラン粉末が空気中に漂う量と人間の呼吸量を積算して体内に入る量を決める。このとき、影響を受ける部位を特定するにはウランの化学形態をも考慮する必要がある。吸入後、水溶性の化合物は速やかに体内に取り込まれた後に排泄されるが、安定な化合物は体液への移行に時間がかかり肺の内部に長く留まって影響を与える。