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再処理工場（さいしょりこうじょう）とは、原子炉から出た使用済み核燃料の中から使用可能なウラン、プルトニウムを取り出す施設である。
核燃料サイクルの中で使用済燃料を再利用する政策においては、要となる施設である。 未使用の燃料棒には二酸化ウランの燃料ペレットが封入されているが、原子炉で使用されると核分裂によりウランが別の元素に転換する。それら核分裂生成物もアルファ崩壊やベータ崩壊による核種変換により、別の物質へと変化してゆく。そのため使用済み核燃料棒内には、多数の元素が混在する状態となる。このような状態の燃料棒から未反応のウラン、及び生成したプルトニウムを取り出す作業が（核燃料の）再処理であり、それを行う工場が再処理工場である。取り出されたウランとプルトニウムは、再び核燃料に加工される。 現在各国で採用されている核燃料の再処理方法はピューレックス(PUREX)法と呼ばれるもので、大まかに言えば、酸に溶かした燃料棒からウランとプルトニウムをリン酸トリブチル(TBP)にて抽出・分離する方法である。 最初に使用済み燃料を燃料棒の状態のまま細かく切断し6規定の濃硝酸に溶かす（水相）。酸に溶けない燃料被覆管（ハルと呼ばれる）と不溶残渣（モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、パラジウム、ジルコニウム等）を取りだした水相の硝酸濃度を3規定に調整し、ミキサー・セトラー （mixer-settler）型抽出槽やパルスカラム（pulse column）型抽出塔でドデカンにリン酸トリブチル(TBP)30%を溶かした有機溶媒（油相）と混合・接触させると、硝酸とイオン対を生成したウラン及びプルトニウムがTBPに抽出され、油相に移動する。次に油相を還元剤（硫酸ヒドロキシルアミン等）を含む別の水相と接触させると、プルトニウムだけが水相に移動する。 燃料被覆管は低レベル放射性廃棄物（TRU廃棄物）として、不溶残渣と各種放射性物質の混合体である硝酸系廃液は、蒸発缶等で濃縮した後、高レベル放射性廃棄物として処分される。 なお、プルトニウムは容易に核兵器に転用可能なため、それのみを保有することは核拡散防止条約で禁止されている。そのためプルトニウムとウランと混ぜた溶液を作り、これをマイクロ波で脱硝酸して混合酸化物MOXとして保管している。ウランについても流動床で脱硝して酸化物（回収ウラン）として保管している。 核兵器保有国の軍用再処理工場を別にすれば、原子力発電所から発生する使用済み核燃料を扱う世界の主要な商用再処理工場は以下の通りとなる。このうち規模が大きく外国から使用済み核燃料を受け入れて再処理している施設はフランスの1施設のみとなっている。
概要
再処理
再処理工場の一覧
フランス
フランス核燃料公社(コジェマ社)
ラ・アーグ再処理工場 - ノルマンディーUP2-800(800トンU/年)とUP3(1,000トンU/年)の二つのラインが稼動中である。
イギリス
セラフィールド社 - セラフィールド
B204（閉鎖）
B205マグノックス炉燃料の再処理施設で2022年に閉鎖された。
ソープ再処理工場1994年から操業を開始したソープ工場は1,200トンU/年の処理能力を持つ。2018年に操業を終了した[1]。
ロシア
チェリャビンスク-40(またはチェリャビンスク-65。現在はマヤーク核技術施設) - チェリャビンスク市キシュチム町オゼルスク
旧ソ連の再処理工場の内、唯一の商業目的の再処理ラインRT-1(400トンU/年)がある。かつては東欧諸国のロシア型加圧水型原子炉から発生した使用済み核燃料の再処理を行っていたが現在は国内から発生する使用済み核燃料のみを再処理している。1957年にウラル核惨事を引き起こした。
クラスノヤルスク-26(鉱山化学コンビナート(Mining and Chemical Combine)) - クラスノヤルスク市 ゼレズノゴルスク商業再処理のためのRT-2(1,500トンU/年)を建設中だが工事は中断されている。
日本
日本原子力研究開発機構(旧動燃)
東海再処理施設 -茨城県東海村
リサイクル機器試験施設（工事中） -茨城県東海村
日本原燃
六ヶ所再処理工場（試験運転中） - 青森県六ヶ所村
インドインドでは国内の原子力発電所から出た使用済み核燃料を再処理している。
バーバ原子力研究センター
トロンベイ再処理工場(30トンU/年)
タラプール再処理工場(100トンU/年)
カルパカム再処理工場(100トンU/年)
パキスタン
ピンステク再処理工場ピンステク工場は核兵器開発センター内にあり同センターにはプルトニウム生産炉があることから商業用再処理は業務の一部のみと思われる。
チャスマ再処理工場チャスマ工場はチャスマ原子力発電所に併設されているため主に商業用再処理を行っているものと思われる。
中国
商業再処理用多目的パイロットプラントフランスの支援で甘粛省の蘭州核燃料サイクル施設に建設されているプラントは400?800トンU/年を目指している。
アメリカ合衆国
ウエスト・バレー再処理工場 - ニューヨーク州アメリカは核不拡散の立場から核燃料の再処理を行わないワンス・スルー政策を取っており、ハンフォード・サイト、サバンナ・リバー・サイト、アイダホといった国内の再処理工場はエネルギー省が保有する核兵器の生産工場となっていた。冷戦終了後はいずれも稼動を停止した。ウエスト・バレーは唯一の民間再処理工場だったが現在は稼動していない。
ベルギー
ユーロケミック社モル再処理工場(100トンU/年)1966年に完成し1974年に運転が停止された。施設は解体されている。
ドイツ
WAK再処理工場 - カールスルーエ35トンU/年の処理能力を持つパイロットプラントが1971年に建設され1990年まで運転された。
WAW再処理工場 - バイエルン州バッカースドルフ