核爆発疑惑 1F-３の水素爆発は、非常に派手で、これが事故ではなく映画であったら、映像大賞をとりかねないものであった。そのインパクトの強さのためか、MOX燃料が核爆発を起こしたという創造が出回った。 例えば、YouTubeで、その解説を今でも見ることができる。 http://www.youtube.com/watch?v=_tf4xunvA5E 私も、身内も含めて多くの人から問 核爆発は、あまりにも非現実的なので、即発臨界による爆発説が言われている。これは、チエルノブィリで即発臨界による爆発的核分裂が生じたという仮説が基であろう。これも無理の多い仮設であるが。特に、1F-３にはMOX燃料が用いられ、プルトニウムは遅発中性子の割合β値がウランより小さいので即発臨界になりやすいイメージはある。 福島原発の特徴は、５％以上の濃縮度の燃料は使用していないことである。５％以下の濃縮度では水が無いと臨界にはならない。臨界にしろ即発臨界にしろ、水が豊富という状態を想定しないと臨界は非常に難しい。水が豊富であれば、炉心溶融など起こすはずもない。炉心溶融を起こすような状況では、水が非常に少なく再臨界は難しい。再臨界が難しければ、即発臨界など夢のまた夢である。 チェルノブイリ炉は炭素減速で水冷却であるから、崩壊熱除去と再臨界のリスクが同時に発生する可能性があるが、沸騰水型炉や加圧水型炉は水で減速と冷却を兼ねるので、これらのリスクは相補的となる。 即発臨界による核爆発としては、例えば、SPAの2011.12.13に、 という記事がある。この記事の中には、 「３号機の燃料プール内では、爆発が生じるまでに冷却水が少なくなり、ジルカロイ・水反応で水素が発生。上方の燃料被覆管が溶けて、中のペレットはブロック崩し状態。プール内が原子炉さながら、小出力で臨界状態となって水が沸騰したと思われます。そして、プール水面上方で水素爆発。その圧力で沸騰水中のボイド（水蒸気）が圧縮。ボイド反応度係数はマイナスなので、一気に核分裂の反応度が高まり、即発臨界の核爆発が起きた。 基本的にプール内の事象のようである。貯蔵プールは1気圧状態で開放されている。沸騰が始まれば、急速に水は蒸発して失われていく。燃料が暴露されれば、被覆管が溶けていくであろう。その際、水素爆発を起こすほどの水素を発生したとすれば、プール中の水は殆ど失われ、残っていても水蒸気の状態と考えることに無理はない。ただ、100℃―1気圧状態で開放された状態と、２７０℃―70気圧で密閉された圧力容器とはイメージはかなり異なる。 圧力容器内では、水は循環し水量は常時一定というイメージでよい。沸騰状態から非沸騰状態になると、水蒸気が液体に変化する（ボイドが潰れる）ので水の量が若干増える。しかし、若干の増加でも反応度が変化し、最悪の場合は即発臨界で暴走ということもありえないことではない。このように原子炉は水が豊富な状態で、水量を微妙に変化させて制御している。ただ、即発臨界になっても、スクラムといって制御棒を全挿入して原子炉を停める。 100℃―1気圧状態で開放された状態ならば、水そのものがどんどん減っているはずである。何故なら、水が循環していないからである。循環していれば沸騰するはずがない。水素爆発した結果、水蒸気が圧縮されて液体に凝縮したとしても、もともと少ない水蒸気が水になるだけなので、水の量が増えるわけではない。したがって、臨界になるとは考えにくい。
もっと具体的に説明する。例えば、燃料集合体単位で考える。燃料集合体の高さは４．４ｍとされている。燃料ペレット部分は約３ｍであるが、水を多めにして考えよう。この部分を1気圧―100℃の水蒸気が満たしているとする。この水蒸気が水素爆発で圧縮されて水になったとすると、水蒸気が水に変わると体積は0.0006倍となる。4.4m×0.0006＝2.7mmなので、燃料集合体の底から2.7mmを満たすにすぎない。この図では、底面がタイプレートなのでペレットに届かない。どうやって臨界にできるというのか。 燃料集合体は、直径が約１ｃｍ、高さが３００ｃｍ程度の燃料ペレットが70本ほどで構成されている。総体積は17000ｃｃとなる。これが１５ｃｍ×１５ｃｍの範囲にとけ固まったとしても、高さは７５ｃｍほどになる。その下部2.7mmを水が濡らすにすぎない。 水とウランの量の比をH/Uと呼ぶが、これを水密度（水素密度）とウラン密度の比と勘違いする人は多い。そのような勘違いがあるような気もする。 また、燃料プール内の燃料の大部分は、使用済み燃料で燃えカス状態である。ウラン235は少なくなっている（濃縮度１％程度か）ので、臨界固有値はかなり低い。大部分は、１を切っている可能性が高い。そのような状態で、さらに水が希薄な状態では即発臨界以前に臨界にすることも難しい。 SPAの記事の最後に 彼は、脱原発の技術者たちにもこれら事故シナリオ内容を投げかけたが、コメントを控えたという。「日本の技術者は、自分の専門領域以外のことにはなかなか発言しようとしない」と藤原氏は苛立つ。 とあるが、「発言しようとしない」のは当然である。これでは、たとえ超過激な反原発の専門家でも尻込みするだろう。苛立つ前に、こんなオチャラケで済まされることではないことを説明してもらわないといけない。 このように臨界にさせるのも簡単ではないが、即発臨界にしろ高速核分裂にしろ、こんなに簡単に核爆発をおこせるのであれば、マンハッタン計画従事者は発狂しかねない。また、北朝鮮やイランの核兵器開発者は、身の危険を感じるであろう。これまで、よくもたばかっていたな、ということである。あまりにも非現実的な話なので、福島第一では核兵器の開発を密かに進めていたといった話もチラホラしている。仮に、核兵器の開発をしていたとしたら、電源喪失など起こすはずもないし、想定外の大津波に備えて、高さ１００ｍくらいの堤防を築くのではないか。10年後くらい、世の中が平穏になったときに、サスペンス小説のネタにするのであれば結構なことである。 高速核分裂にしろ即発臨界にしろ核爆発と言うからには、かなりの量のウランやプルトニウムが短時間に消費されなければならない。それがどのようなものか説明する。その実態を知れば、単なる仮説です、では済まされないことがわかるだろう。 |
