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2011.04.13

NRCは水素爆発の原因を炉ではなく使用済み燃料プールと見ている

 福島第一原発建屋の水素爆発を導いた水素の発生源について、現状日本では、また仏アルバ社もそうだが、炉であると見ている。高温になった炉内の燃料被覆ジルコニウムによって水が還元されて水素が発生し、これがベントによって建屋内に放出され、酸素と化合して爆発したという説である。ところが、米原子力規制委員会(NRC)はこの説を採っていないと12日付けニューヨークタイムズ「Japan’s Reactors Still‘Not Stable,’ U.S. Regulator Says」(参照)が報道していた。発生源は使用済み燃料プールだというのだ。当初、菅首相の残念な発言を追って同記事を読んでいたのだが、この新説を読み、そうかもしれないと胃にずしんと来る感じがした。
 当初、菅首相の残念な発言がどう海外に報じられているだろうかと関連のニュースを追っていて同記事に遭遇した。菅首相の発言というのはこれである(参照)。


原子炉は一歩一歩安定化に向かっておりまして、放射性物質の放出も減少傾向にあります。

 原発事故以降、各種のデマが飛び交い、デマのリストも各種作成されているようだが、この菅首相の「原子炉は一歩一歩安定化に向かっておりまして」という発言も、そのリストに追加されるだろうというのが残念な点である。全然安定化には向かっていないからだ。
 もっとも後半の「放射性物質の放出も減少傾向にあります」は大気のモニタリングに限定すれば、概ねそう見てもよい。もしかすると菅首相としては「放射性物質の放出も減少傾向にあるので原子炉は一歩一歩安定化に向かっている」と言いたかったのかもしれないが、それだと論理的でも科学的でもない。
 併せて菅首相は東京電力に今後の見通しを示すように指示した。12日付けFNN「福島第1原発事故 菅首相「一歩一歩安定化に向かっている」」(参照)より。

菅首相は、福島第1原発事故の国際評価尺度が「レベル7」に変更されたことに関連し、このように述べるとともに、「東京電力に今後の見通しを示すよう指示した」と語り、近く回答が示されるとの認識を示した。

 菅首相のお得意が丸投げなのはかねて承知だが、こんな丸投げされても東電は対応しようがないだろう。あるいは、12日付け日経新聞「福島原発「完全解体に30年」 日立が廃炉計画提案 」(参照)のような答えを想定しているのだろうか。

 日立は一般論と断ったうえで、冷温停止と燃料棒の取り出しに成功した場合でも、核廃棄物を処理できるレベルに放射線を低減させるのに10年、プラント内部と建屋の完全解体までには30年程度かかると説明している。

 菅首相の残念な発言と丸投げはさておき、現実はどうなっているか。
 米原子力規制委員会(NRC)のヤツコ(Gregory B. Jaczko)委員長は、原子炉の状況を「降着」と見ている。先のニューヨークタイムズ記事より。

The situation is “not stable” and will remain so until “that kind of situation would be handled in a predictable manner,” he said.

状況は「安定的ではない」し、「状況が所定の手法方法で処理されるまで」まで現状のままだろう。


 もっとも、大きな危険が予期されるわけではない。

“We don’t see significant changes from day to day,” the chairman, Gregory B. Jaczko, said, while adding that the risk of big additional releases gets smaller as each day passes.

「日が経っても重要な変化は見られない」とヤツコ委員長は述べるが、同時に一日一日と大きな追加放出の危険性は小さくなってとも付け加えた。


 NRC風に言うなら、「原子炉は膠着状態にあるものの、放射性物質の放出は減少傾向にあります」といったところだろう。とはいえ、そう菅首相が言ったら、国民は気落ちしてしまうだろうという配慮もあったかと思えば、そう責められたものでもないだろうとも思えてくる。
 ヤツコ氏は同機会に、米国民の原発から50マイル(80キロメートル)退避についても質問を受けていたので、ついでにこれもついで触れておこう。昨日のAP「NRC: Japan nuke crisis 'static' but not yet stable」(参照)ではヤツコ委員長の見解をこう伝えていた。

On the 50-mile evacuation zone for U.S. citizens in Japan, Jaczko called his March 16 recommendation "prudent" and said it was based on projections for continued deterioration at the plant. The Japanese government had set a 12-mile evacuation zone, and the U.S. decision raised questions about U.S. officials' confidence in Tokyo's risk assessments.

在日米国市民の50マイル避難区域について、ヤツコは、3月16日の推奨を「慎重」と呼び、原発プラントで続いた悪化の影響によるものだと述べた。日本政府は12マイルの避難区域を設定したため、米国の決定は日本政府の危機評価の点で米国当局の信頼性に疑念を生じさせた。

"I'm still very comfortable" with the decision, Jaczko said.

この決定について「私はさほど心配していない」とヤツコは語った。

Asked whether he set up a double standard — one for nuclear plants in foreign countries and another for U.S. plants, where a 10-mile evacuation zone is the current standard — Jaczko said no.

米国原発であれば現状の規制では避難区域は10マイルなのに外国だと違うというのはご都合主義ではないかという問いに、ヤツコは、いいえと答えた。

"I wouldn't say that's a contradiction," he said, noting that the 10-mile U.S. evacuation zone refers to emergency planning prior to a nuclear disaster. If events warrant, a larger evacuation zone can be created.

「矛盾したことを述べたつもりはない」と彼は語り、10マイル避難区域は原子力災害になる前の緊急計画だと示唆した。当然の事態となれば、より広範囲な避難区域が設定されうる。

"Ultimately, decisions about protective actions (in the event of a nuclear disaster) are made by state and local authorities," he said, not the NRC.

「最終的には、(原子力災害時における)市民保護活動の決定は、州または地方自治体によってなされる」と彼は述べた。つまり、NRCが決定するのではない。


 ヤツコ委員長の見解は、微妙といえば微妙だが、NRCとしては2号炉の崩壊想定で50マイルと科学的に評価したことに自信を持っており、50マイルという決定は在日米政府機関よるものだとしている。問題があるとすれば、この広域設定によって米国市民がどのような不利益を被ったかが米国の地方行政に問われるというものだろう。
 話を水素爆発の原因に戻そう。ニューヨークタイムズ記事はこう報じている。

Mr. Jaczko also offered a new theory about the cause of the explosions that destroyed the secondary containment structures of several of the reactors. The prevailing theory has been that hydrogen gas was created when the reactor cores overheated and filled with steam instead of water; the steam reacts with the metal, which turns into a powder and then gives off hydrogen.

ヤツコ氏はまた、複数の原子炉建屋の爆発原因に新説を出した。優勢な説によれば、水素ガスが発生したのは、炉心が過熱し、水ではなく水蒸気に満たされ、その水蒸気が金属と反応し、粉塵化を経て水素を放出したとされている。

The Tokyo Electric Power Company, which operates the nuclear plant, intended to vent the excess steam as well as the hydrogen outside of the plant, but experts have suggested that when operators tried this, the vents ruptured, allowing the hydrogen to enter the secondary containments.

原子炉施設を操作する東京電力会社は、水素と同様、余分な蒸気をプラント外に放出(ベント)するつもりだったが、専門家の示唆によれば、この操作時に放出口が破裂し、水素が建屋に漏れててしまったということだ。

But Mr. Jaczko said Tuesday that the explosions in the secondary containments might have been caused by hydrogen created in the spent-fuel pools within those containments.

しかしヤツコ氏は水曜日に、原子炉建屋の爆発をおこした水素は、建屋内にある使用済み燃料プール火災から発生していたかもしれないと述べた。


 つまり、水素爆発の原因となる水素は、各建屋内の使用済み燃料プールから発生していた可能性をNRCは示唆している。
 この新説で、そうだったのかもしれないと胃にずしんと来る感じがしたのは、休止中の4号機の爆発が気になっていたからだ。
 もちろん4号機の爆発をもたらした水素の発生源については、使用済み燃料プールだと想定されていたし、3月15日に枝野幸男官房長官もそう指摘していた。15日付け「福島原発4号機の火災、枝野氏「水素爆発か。放射能が大気に」」(参照)より。

 枝野幸男官房長官は15日午前の記者会見で、東日本大震災で被害を受けた東京電力福島第1原子力発電所4号機で火災が発生し、放射性物質が大気中に放出されていると発表した。
 枝野氏は火災の原因について「使用済み核燃料が熱を持ち、そこから水素が発生して水素爆発が起きたと推察される」と説明、消火作業を急ぐ考えを示した。4号機は震災発生時は休止中だった。

 もう少し詳細な推測としては3月16日付け毎日新聞記事「東日本大震災:福島4号機爆発「原因不明」 保安院や東電」(参照)では専門家からこう指摘されていた。

 4号機は11日の地震当時、定期点検で炉内構造物を交換するため、すべての燃料集合体を原子炉内から抜き出し、プールに貯蔵していた。
 このため、燃料の崩壊熱が他号機より高く、地震で電源が喪失しプールの水が冷却できなくなっていた。東電によると、通常約25度の水温は14日午前4時ごろ、84度と異常高温になり、その後、沸騰したとみられる。
 小山英之・元大阪府立大講師は「水が蒸発して、使用済み核燃料が露出、燃料を覆うジルコニウムが溶けだし、水素が発生、火災になった」と推測する。火災が起きるとジルコニウムがボロボロになり、燃料自体から放射性物質のセシウムなどが放出される。この現象を米原子力規制委員会(NRC)は「ジルコニウム・ファイア(火災)」と紹介し警告する。

 4号機爆発の水素が使用済み燃料プールに由来するとしても不思議ではない。
 問題は、1号機と3号機の水素爆発の水素は炉から、4号機は使用済み燃料プールからという、現在優勢な二元説にNRCが疑念を呈した点にある。別の言い方をすれば、1号機と3号機の爆発も使用済み燃料プールから発生したものではないのか?
 もちろん優勢説からの反論は容易い。1号機と3号機の使用済み燃料プールの温度は4号機ほど高くないので水素の発生はないか少ないというものだ。
 さらに別の角度からNRCへ疑念を向けることができる。NRCにとって使用済み燃料プールの問題は、日本の問題というより米国の原発事業の文脈を持っているからだ。ニューヨークタイムズ記事でも後段はその話題になっているが、6日付けブルームバーグ記事「米原子力政策見直し、最初の改善対象は使用済み核燃料プールの可能性」(参照)からも想像される。

 4月6日(ブルームバーグ):日本の原発事故を受けて原子力規制ルールの強化に取り組んでいる米国で、原子炉運営を手掛けるエクセロンやデューク・エナジーが最初に求められる最も多額の費用を要する改善点の一つは使用済み核燃料プールになる可能性がある。
 ワシントンの政策研究所の上席研究員を務めるロバート・アルバレス氏は、米国各地の原発の冷却用プールから数万トンの使用済み核燃料を撤去するには最大70億ドル(約5980億円)の費用がかかり、完了まで最長10年を要する見込みだと指摘した。
 米当局者らは、米国内の原子炉104基が東日本大震災と同程度の地震規模と津波に耐えられるかどうかを検証するため、安全システムの見直しを開始した。
 1万年間は放射性物質の放出が続くとされる使用済み核燃料の恒久的な貯蔵場所をどこにするかは、米当局が20年余り前から検討してきた問題だった。オバマ政権はネバダ州のユッカマウンテンに放射性廃棄物処理場を建設する計画を却下し、代替地を探すため委員会を昨年設置した。

 しかし、この点も文脈は逆かもしれない。NRCとしては福島第一原発の惨事から使用済み燃料プールの危険性を認識しなおしたとも言える。
 原子炉建屋が爆発して放射性物質が放出されている現状となっては、水素発生の起源の厳密化はさして重要でもないようにも見える。だが、もしNRCが指摘しているように、水素の発生源が一元的に使用済み燃料プールに由来するとすれば、今回の大惨事は、従来の原子炉の安全性科学の問題というよりも、なんであんなところ、つまり建屋の上部に使用済み燃料プールを設置したのかという、原子力行政に大きな問題が潜んでいたことになる。

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コメント

そもそも、最初の数日間、燃料プールの問題がなぜほとんど指摘されなかったのか?いや、指摘する人はいたのだが、官邸と東電は等閑視していたらしい。そうだとするなら、燃料プールの問題を今も過小評価して、大きく取り上げたくない人がいても、おかしくない。

参照:田中俊一氏の講演資料をご覧ください
http://kasai-chappuis.la.coocan.jp/NuclearPowerPlant/TANAKAToshikazu20110318.htm

投稿: かなわ | 2011.04.13 19:35

 遅きに失してる感があるんですけど。

投稿: 野ぐ | 2011.04.13 21:51

http://www.kek.jp/quake/radmonitor/GeMonitor5.html
3/28で割合が変わってるのはどうしてだと思われますか?

投稿: | 2011.04.14 10:11

発生する熱量からして、1、3号機の燃料貯蔵プールでは短時間で水素爆発するまでの温度の上昇は考えにくいかと。
危険性についてはいたって正論です

投稿: | 2011.04.14 22:23

「原子炉は膠着状態にあるものの、放射性物質の放出は減少傾向にあります」
の膠着状態とはどういうことなんだろう?とまずは素朴な疑問が頭に浮かびました。

 燃料の損傷が45%と言われているスリーマイル島に関する記述を探してみると、

[wikipwdia]
>結局、炉心溶融(メルトダウン)で、燃料の
>45%、62トンが原子炉圧力容器の底に溜まった。
>給水回復の急激な冷却によって、炉心溶解が
>予想より大きかったとされている。

[ラピッド・プレス:http://www.rabbit-press.com/press/press-2011-04/special/index.html]
>事故後10年を経て原子炉を解体したところ、
>炉心部の破損は予想以上に進んでいたことが
>判明した。事故発生2時間18分後に加圧器逃が
>し弁を閉じ、3時間ほど経ってから冷却水ポン
>プやECCS(緊急炉心冷却装置)を断続的に動
>かした結果、燃料棒が度々冷たい水につかっ
>たため、加熱と急冷を繰り返すことによる熱
>的破壊が進んだためである。原子炉の中心部
>は原型を留めないほどドロドロになって崩れ
>落ち、20トンもの溶融物が原子炉容器の底に
>落下沈殿した。炭素鋼でできた容器が持ちこ
>たえたのは、奇跡というほどではないにして
>も、稀な幸運と呼んで然るべきものである。

などが見つかります。

 燃料の損傷が70%と言われている福島第一で、もし本当に「膠着状態」になっているのだとすると、

1)スリーマイル島の上をいく「不幸中の幸い」が福島第一にはある
2)スリーマイル島の「燃料45%の損傷」と福島第一の「燃料70%の損傷」では算定方法が異なる

などの可能性があると思いました。

スリーマイル島の45%は、実際に原子炉を開けて「燃料棒の体積(か重量)換算」で実測したものでしょう。
一方、福島第一の事故は現在起こっているものなので、70%は何らかの推定値のはずです。加えて、

2011.04.02付けのエントリ「米国エネルギー省スティーブン・チュー(Steven Chu)長官による福島原発の見立て」
>また「米国に提供された日本からの情報」を引
>用し、2号機については「炉心の70%が損傷し
>て最も深刻なメルトダウン状態」になっている
>と述べていた

によると、70%は日本側で算出された数値のようです。

ここからは私の想像ですが、炉内は目視できませんし、推定に使える数値はそんなにあるわけではなく、

a)放出された放射性物質の総量
b)燃料被覆が無くなった場合に燃料の表面から放出される放射性物質の単位面積あたりの量

が判ったとすると、70%という数値は「放出された放射性物質の総量は燃料棒の表面積のうち燃料被覆が無くなった面積に比例する」として一応算出はできます。その場合「燃料の損傷が70%である」という文言は「燃料棒の表面の70%で燃料被覆が無くなっている」ことを意味しますが、スリーマイル島の「燃料45%の損傷」とはまったく意味が違ってきます。

とここまで書きましたが、これらは部外者の想像に過ぎませんので、実際の推定値の算出方法に詳しい方がいらっしゃるようなら、指摘していただければありがたいです。

推論の上に推論を重ねますが、算定方法の異なる70%という数値が、もし米国側で一人歩きしてしまったと考えれば、

2011.04.07付けのエントリ「マーキー米下院議員は福島第一原発2号炉の底は抜けていると主張」

に記されている混乱も説明できるのかなと思いました。

投稿: | 2011.04.15 08:27

 確かに、スリーマイル島の「燃料が45%の損傷」と同じ意味で、福島第一で70%の燃料が溶け落ちているとは思えませんが、同時に溶け落ちた燃料は0ではないはず。

 実際には、どれくらいの量なのかが気になりますね。

投稿: | 2011.04.16 08:00

http://www.kek.jp/quake/radmonitor/GeMonitor6.html
15日から値まちがってたそうです。
空気中濃度の経時変化のグラフがでこぼこですが、
線量率の時間変化のグラフは減っていく一方です。
矛盾していませんか?

投稿: だめこ | 2011.04.16 23:32

4月18日付けの朝日新聞の記事(「燃料棒の溶融、保安院が初めて認める 内閣府に報告」:[ http://www.asahi.com/national/update/0418/TKY201104180444.html?ref=rss ])に保安院が内閣府に正式に報告した内容として、燃料棒の損傷と溶融の話が出ていました。

>
> 検出された放射性物質の成分や濃度などから、1~3号機で「燃料ペレットの溶融」が起きていると推測。さらに、制御棒などと一緒に溶けた燃料ペレットが、下にたまった水で冷やされ、水面付近で再び固まっている、との見方を示した。
>
> ただし、どの程度溶けているかは「実際に燃料を取り出すまでは確定しない」とした。東電は、炉心損傷の割合を、放射線量から1号機で約70%などと推定していたが「現時点では目安にすぎない」としている。
>

言葉の定義としては、

>
> 保安院は、燃料棒の表面を覆う金属製の被覆管が熱で傷つき、内部の放射性物質が放出されると「炉心損傷」、燃料棒内部にある燃料を焼き固めたペレットが溶けて崩れると「燃料ペレットの溶融」、溶けた燃料棒が原子炉下部に落ちると「メルトダウン」、と定義しているという。
>

とのことです。
まとめると、

・溶けた燃料ペレットが原子炉下部に落ちるメルトダウンは起きている。
・「燃料の損傷」として挙げられていた70%は、炉心損傷に関する推定値。

投稿: | 2011.04.19 00:07

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受信: 2011.04.14 05:56

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