熔融塩原子炉の燃料から原爆は作れないのですか？

「熔融塩原子炉では、トリウムからU233が生産されています。このU233を何かの方法で取り出せば、U235と同じく、原爆が出来るのではないか？」と考えられる方がおられるかも知れません。

この答えは「イエス・バット・ノー」なのです。
まず「イエス」ですが、原子炉の中では、U233は（U235と同じように）核分裂する訳ですから、もし、U233を固めることが出来れば原爆になります。

次に、「ノー」の説明です。
熔融塩は、原子炉と配管の中を循環しています。密封されているので、水のように汲み出す、ということは出来ません。
でも、もし、原子炉を止めて、500度以上の熔融塩を抜き出すことが出来たとします（500度以下では熔融塩は固体になってしまうので、もはや、汲み出すことは出来ません）。トリウムからU233が出来るときに、同時にU232という核種が出来ます。このU232が自然に崩壊して、幾つかの元素（正確には核種）ができ、これらは、非常に強いガンマ線を出します（例えば、タリウム208という核種は2.6MeVのガンマ線を出す）。
また、原子炉の中では、核分裂によって核分裂生成物（いわゆる死の灰）が大量に出来ており、高い放射能を持っているので、兵員は近寄って操作できないだけでなく、所在も簡単に検知できてしまいます。

抜き取った熔融塩を運び出し、再処理をして、U233だけを分離するのは、国家レベルの大事業です。

そして、U233とU232は化学分離できないので、U233を扱うのは、大きな遮蔽を必要とし、仮に原爆ができても、U232からの強い放射線で、検知されてしまいます。
(天然ウランからU235を濃縮することが可能なので、理論的にはU233を濃縮してU232を除去できるはずですが、U232量が微量なので、工業的には不可能です）

ウランは、日本の中でも、原子燃料工場へ行けば、間近にウラン粉末等を見ることが出来ます（素手で触ったら、怒られますが、放射能や毒性の危険は殆どありません）。

ウラン(ＵＯ２)粉末	軽水炉用のウラン燃料ペレット(模型)直径約1cm

また、プルトニウムも、ガンマ線を殆ど出さず、（極端に言えば）素手で触ることができます。微量でも肺に吸い込めばいずれ癌に至るものの、物質自体の毒性は低いからです。私は、一度、ロシアにある（旧ソ連時代の）核兵器研究所を訪問した際に、プルトニウム粉末の入ったガラス瓶を手渡され、驚いたことがあります。 右写真のように、美しい紫色だったので、PuF3だったのでしょう（出典：https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2015.12.009） このように、プルトニウムはガンマ線を出さないので、外部から検知されることはありません。

更に、U235の原爆は広島で使用されましたが、爆発するのが明らかだったので、米国で一度も実験しないまま、広島で、原爆投下がなされました。

広島型（ウラン使用）原爆 右側の高濃縮度のU235を、左側のU235に打ち込んで、臨界にして核爆発を起こす仕組み。 京大HPより

一方、プルトニウムを使った原爆は、下図のように複雑な構造をしている為、米国で一度実験された後、長崎に落とされました。

長崎型（Pu使用）爆縮型原爆 外側の化学爆薬でU238を圧縮し、更に中空のPu球を中心に圧縮することにより、臨界にして核爆発を起こす仕組み。atomicarchive.comより。 通常、核兵器にはPu239を主成分とするPuが用いられます。原発の使用済み燃料に含まれるPu240は、核爆発のような高速中性子に対しては、Pu239と同程度の核分裂確率（核分裂断面積）を持っていますが、自発中性子を放出するので、核爆発が早期に起きるため、核兵器の爆発力が小さくなるとされています。 もっとも、強化型爆弾（ここをクリックし「3回目の核実験」を御覧下さい）にすれば、爆発力は増すとされています。

U233は、原子炉で核分裂するわけですから、何かの爆発力を持った爆弾になるのは確かです。しかし、本当にそうなのか？どの程度の威力があるのか？これが分からないと、U233原爆に脅威があるとは言えないでしょう。
下記のサイトに、米国の核実験結果が示されています。
http://nuclearweaponarchive.org/Usa/Tests/Teapot.html

(以上、2011年8月追記）

今、世界では、パキスタンがＵ235の原爆をつくり、北朝鮮がプルトニウム原爆を作りました。国家が原爆を作るなら、放射線が殆ど出ないで、かつ、威力が実証されたU235原爆、プルトニウム原爆を作るでしょう。わざわざ、検知されやすく、扱いが非常に困難で、爆発力が実証されていないU233原爆を作る意味はありません。

トリウム（U233）を使った熔融塩原子炉は、テロリストなどの集団レベルに対し、原爆製造を防衛できる障壁が非常に高い、ということと思います。

従って、U233で原爆は理論的には作れるであろう（イエス）が、誰もそんなことはしないであろう（ノー）、ということです。

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なお、熔融塩原子炉の熔融塩の中に、Pa233（プロト・アクチニウム）という元素が出来ます。上に書いたように、もし、熔融塩を抜き出すことができたとして、この熔融塩からPa233を化学分離すれば、このPa233が自然に崩壊して、純粋のU233が自然に出来てくるから、これだと、U232を含まない「良い原爆」ができるのではないか？という質問がありそうです。

FUJI原子炉の熔融塩量は50トン程度なので、原子炉停止直後に抜き取ったとして、Ｐａ233からU233の１SQ（有意量：原爆が出来る最低限の量）＝８ｋｇを得るには、この50トンの熔融塩を抜き出すことになります。原子炉停止直後では、勿論、非常に高い放射線をだしているので、輸送トラックには何ｍものコンクリート遮蔽を付けないといけません。実質的に、原子炉停止直後に抜き出すことは不可能です。

それでは「少し時間がたって、放射能が低くなってから、抜き取ればいいのでは？」と思うかも知れません。しかし、Pａ233の半減期が27日なので、わずか２ケ月も経つと、3/4はU233に転換してしまい、Pa233は、原子炉停止直後の1/4しか残りません。このように、Ｐａ233だけを抜き取ることもできないのです。
(2009年2月記載）


さらに、もし、熔融塩原子炉を改造して、熔融塩を連続的に抜き出す配管を設置し、熔融塩からＰａ233を分離抽出する設備を付け、Pa233がU233に減衰するのを待てば、純粋のU233だけが取り出せるのではないか？ということが考えられます。
しかし、Pa233を抜き出すということは、原子炉に初期燃料としてのUやPuを投入しなければなりません。つまり、既に原爆に必要な核物質を十分に持っているということで、わざわざ、面倒なプロセスを踏む意味はありません。

また、燃料塩からPaだけを抽出する技術は開発されていません。仮にその技術が実現できたとして、U232は幾つかの核反応で生成しますが、そのうちの3つの過程ではPa232が生成します。つまり、燃料塩からPaだけを分離できても、Pa232が同伴し、半減期1日でU232になって行きます。従って、Pa233が崩壊して生成したU233と一緒になってしまう訳です。（2013/5、一文追記）

（2010年1月、最後の10行を追記）

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