2011320
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再臨界が起こる可能性について:吉岡律夫・(株)日本システム安全研究所

Ver.1.1 (110320-01:14, Updated: 110320-15:04)

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吉岡律夫(よしおか・りつお)

(株)日本システム安全研究所・代表取締役社長
1970年に(株)東芝に入社し、原子力事業部にて原子炉設計や安全解析に従事。
1998年に(株)東芝・情報制御事業推進室にて、機能安全事業を担当。
2004年に退社。
2005年に(株)日本システム安全研究所を設立し、代表取締役社長に就任。
2006年に(株)日本機能安全の発足と共に取締役に就任。
現在、機能安全規格に関する教育研修などに従事。
原子力学会会員、失敗学会会員

再臨界は起こらないと考える理由

 原子炉、使用済み燃料プールの様子を含めて、「再臨界(原子力発電中のように核燃料の核分裂反応がどんどん進む状態)について」説明します。

 そもそも今回の様な軽水炉と呼ばれる原子炉が臨界になるには、3つの条件が必要です。その3条件とは:

(1) 約1cm直径の核燃料棒が、約1.5cm間隔で並んでいること

(2) 核燃料の集合体が、水で満たされていること

(3) 制御棒が引き抜かれていること

この条件が全て揃わないと、臨界にはならないのです。

したがって、次の様なことが言えます。

*原子炉内の核燃料は制御棒で抑えている限り、臨界にならないでしょう

*使用済み核燃料は、水がない状態では臨界にならないでしょう

プール内の使用済み核燃料について、4号機の使用済み燃料はプールに水がないので、臨界になりません。目視でプールに水があるとの情報がありましたが、東京電力に確認した所、それは燃料が入っていないもう一つのプールの水でした。

*3号機のプールは水がありますが(水蒸気が上がっているので水があります)が、臨界になりません。それは、核燃料は適切な距離をあけて並べられていないと臨界にならないからです。

以上の理由から、私は福島原発で再臨界事故は、あり得ないと考えます。

拡散する放射性物質について

稼働していた原子炉1〜3号機は、原子炉格納容器が壊れていないかぎり、放射性物質は外に出ません。

 使用済み燃料は外気に触れているので、ここから放射性物質が少しずつ外に出ます。これらの放射性物質のうち、軽いものは、水素爆発でとんでしまい、すでに、拡散しています。これ以上の爆発がなければ、今以上に放出されるということは、ないでしょう。放射線量はこれ以上高くならないと思われます。

 また、放射性物質のうち重いもの(人体に影響が大きいウラン、プルトニウム、コバルト)は、現在ほんの微量は飛んでいますが、重いのでプールの底にたまっていて、再臨界事故にならない限り大量に拡散することはありません。再臨界事故はあり得ないので、これ以上拡散する心配もないと考えます。

 

参考:吉岡氏による記事(PDF) 3月19日第7報 臨界事故が起きない理由

 

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専門家によるこの記事へのコメント

  1. タコ

    A、理屈はわかりますが納得できません
    Q、爆薬や原爆,水爆の音速を超える爆風は衝撃波を伴います。この二つの力で破壊的な被害をもたらします。
    が、火薬や水素爆発の爆風は音速を越えません。よって建屋があのように破壊される事はありえません。
    だからこそ理科の実験で実演出来るのです。
    また保安院は23日に3、4号機の近くで毎時9百ミリシーベルトの瓦礫を発見したと24日に発表しましたね。
    地震と同じで想定外のことが起こったのです。

    A、この認識の差が国内と海外の対応や報道の温度差の違いとして現れるのでしょうか
    Q、諸外国がどう考えているかはわかりませんが 米国が80km圏退避を勧告したのは,小型戦術核が爆発したと同じだと考えているからかもしれません。
    A、それでは核爆発として、何故現場の作業員達に被害が出なかったのですか?
    Q、構造的に弱い天井方向に爆圧が逃げたのと3,4号機の使用済み核燃料プールの水を一瞬で蒸発させるほどの大きな爆発ではなかったためプールやコンクリートの中の水で十分に中性子などが減速されたためと考えられます。
    また3号機の圧力があがって爆発前に退避したとの報道もあります。免震重要棟の位置も重要です。4号機の爆発だったら被害が出ていたかもしれません
    A、それでは今の福島第一原発はチェルノブイリより危険という事になるのですか?
    Q、制御不能で核燃料を取り出せず,制御棒が気体=水爆の材料に変化して無くなれば チェルノブイリより危険になります。

    A、核燃料を取り出すのも大事な事だとわかりましたが、今は水素爆発を阻止するのが先では?
    Q、その通りです。配管やそのつなぎ目、また配線などの脱落 損傷、圧力容器や格納容器の破損で予期せぬ事態が起こる事を阻止するのが先決です 。その上で原子炉と使用済み核燃料プールを冷却しながら、足場を組み立て遠隔操作で燃料集合体を取り出すのが目標です。

    A、保安院は格納容器を水棺状態にするとしていますが、水蒸気爆発は大丈夫でしょうか?
    Q、圧力容器の熱がそのまま伝わり水蒸気が発生するるので、格納容器で水蒸気爆発が起こる危険は減ると思われます。
    ただ水の重みで格納容器が壊れることがあるかもしれません。あるいは地震で。
    次の工程に入るまでの次善の策と思われます。

    続く

  2. タコ

    A、チェルノブイリと違い軽水炉だから安全というのはウソなのですか?
    Q、無知からくる誤解 または情報操作です。さらに使用済み核燃料プールというアキレス腱があります。
    ところで3号機の爆発は水素爆発だったと思っていますか?

    A、3号機の爆発は水素爆発なんじゃないんですか?
    Q、水素爆発なら煙など上がりません。
    水素と酸素の反応で水ができるだけなので、とてもクリーンな新しいエネルギー源として、燃料電池やAIP潜水艦の動力として使われるのが 水素爆発です。
    ちなみにガソリンを爆発させるのがガソリンエンジン、軽油を爆発させるのがディーゼルエンジンです。水素爆発と違い、どちらも煙上がりますね。
    Q、3号機の爆発が水素爆発でなければ何なんですか?
    A、小型の核爆発です。TNT火薬換算で1kt以下の核爆弾が爆発したと思って下さい。ちなみに広島型原爆で15kt程度とされています。
    A、どうして原子炉でもない使用済み核燃料プールで核爆発が起こるのですか?
    Q、5分を超える長い周期の地震で核燃料プールの水がスロッシング現象を起こしました。
    それで使用済み核燃料を横に並べた籠状の入れ物が倒れ、その時の揺れと重みで支持棒が壊れ、燃料集合体が散乱し、かつ一部が積み上げられたものと思われます。
    A、石油タンクが地震で蓋が跳んだりして炎上するやつですね。でもそれだけで核爆発が起こるとは思われませんか?
    Q、以下の順番で核爆発が発生したと考えられます。
    1,積み上げられたプルトニウム239が臨界量に達したか、プルトニウム240の自発性核分裂、または死の灰とも言う核分裂生成物が崩壊してアルカリ金属を生成。
    2,アルカリ金属がプールの水と激しく反応して火花を発生、爆発 ー最初の爆発音。
    3,建屋上部に溜まっていた酸素と水素に引火 爆発 ー2回目の爆発音
    4、水素爆発の圧力が使用済み核燃料プールの水を押し下げる。
    5、プールの水の圧力が燃料集合体のプルトニウムを臨界へ 小規模の核爆発 ―3回目の爆発音
    6、1回目の核爆発の圧力が使用済み核燃料プールの中で横方向にも働き 違う燃料集合体が超臨界へ 核爆発 ―4回目の爆発

    このような順番で核爆発が起こったと考えられます。

    ちなみに爆発映像は30km離れた地点からの映像だそうなので 1分半ほど遅れがあります。

    続く

  3. タコ

    QandAにまとめてみました

    A、福島原発は制御棒が挿入されて自動停止したから、チェルノブイリと違って安全なんでしょう?

    Q、制御棒には寿命があります。
    通常運転でホウ素主体の炭化ホウ素の制御棒で1年、ハフニウム主体の制御棒で3〜4年で交換します。
    今回のような制御不能状態が長く続くと寿命も短縮します。
    燃料と制御棒 どちらが先に無くなるかの競争です。

    A、制御棒の寿命が尽きたらどうなるのですか?
    Q、核連鎖反応を制御することができませんので核爆発、あるいは水爆の爆発があるかもしれません。
    A、核爆発はわかりますが何故水爆の爆発なのですか?
    Q、水は中性子を吸収すると二重水素(D)になることがあります。蒸気になって酸素と分離したら中性子を吸収して二重水素と三重水素(T)になることがあります。
    また制御棒のホウ素は中性子を吸収してリチウムになります。リチウムは中性子を吸収して三重水素Tになります。
    二重水素と三重水素は水爆の材料です。
    又はDT強化原爆の材料になります。

    制御棒のハフニウムは中性子を吸収してタンタルからタングステンに変わる可能性があります。
    タングステンは中性子反射材としても使われますから 核分裂を加速させる可能性があります。

    軽水炉で使われるウラン238も中性子反射材として使われ 最後には超臨界で発生する高速中性子で核分裂します。
    A、材料が全部揃っているわけですね。
    Q、制御出来ない核爆発で核融合が起こるのが先か,圧力容器が壊れるのが先かの競争です。
    A、圧力容器が壊れるのが先のような気がしますが?
    Q、その状態をメルトダウン 又はチャイナシンドロームと一般に呼びますね。
    実際はチャイナシンドロームは起きず水蒸気爆発が起こりますが。
    A、水蒸気爆発が起こるとどうなるのですか?
    Q、今回の事故では二種類の水蒸気爆発が考えられます。
    格納容器で起こる水蒸気爆発と地下水との接触で起こる水蒸気爆発の二つです。
    どちらも音速を超える爆風とそれに伴う衝撃波で原子炉内の核物質や死の灰を周辺に撒き散らします。
    続く

  4. 勉強中です

    タコさんへ
    すみません、まだ髭さんからの返答がない中で
    タコさんのご意見を読ませていただきました。
    興味深いご意見と思いました。
    そこで、小出裕章さんの4/8のお話について
    http://www.videonews.com/news-commentary/0001_3/001814.php
    はタコさんの見地からですと信憑性はどれくらいでしょうか?

    • タコ

      返事が遅れ申し訳ありません。

      可能性という点では100点満点ですね。
      あらゆる危険に対処して皆で知恵を出していかないと私も含めて日本、大変な事になりますよね。

  5. うそつきはごめん

    臨界が起こらないという吉岡さん、そもそも臨界とはどうゆうことか説明してください。使用済み核燃料は崩壊熱があるからひやすのです、しかも水で。基本的なこと、もっと書かないと支離滅裂と受け取られますよ、大きな危機ともいえる今、吉岡さんは誰の安全のために「爆発は起きない」と希望的観測を言っているのですか、最悪の事態回避の為、何が出来るのか考えたほうが良いと思います、東電の弁護の為でしたらうんざりですね。

    • 髭が限度

      あなたが原子炉の臨界は「抑制された核爆発」と思っているのか、原子炉設計者にそれを認めてほしいのなら、それは明らかな勉強不足です。

      実際に懸念され、問題でもあるのは水素爆発であり、炉心の臨界とは関係のない問題です。

      水があると臨界するのは、ウランから自然に発生する中性子は普通だと他のウラン原子核に当らずに明後日の方向に飛んで行ってしまうけど、水を通るとスピードが落ちて、他のウラン原子核に当って中性子がもっと放出される核分裂の連鎖反応が発生するからです。

      でも、中性子は寿命が短くて、近くにウラン原子核がないと崩壊してなくなります。だから、使用済み燃料プールのように燃料棒同士が離れていると、他の燃料棒に中性子が届く前に中性子は消えてなくなります。使用済み燃料プールが炉心と違って臨界にならない理由の一つです。

      炉心は制御棒が全挿入されていますが、制御棒はホウ素でできています。東電が核反応を抑制するために注入しているホウ酸と同じホウ素です。ホウ素は中性子を食べてしまう性質があるので、さらに中性子の数は減り、核分裂の連鎖反応は起きなくなります。

      しかし、ウランが核分裂をした後にできる核分裂生成物は不安定で崩壊しますが、それが崩壊熱です。原子炉を停止したり使用済み燃料プールに使用済み燃料を入れてもまだ水を沸騰させるだけの熱を崩壊の時に発生させるので、冷やし続ける必要があります。停止した原子炉や使用済み燃料プールではウランは核分裂していないので、新しい核分裂生成物は作られています。1年〜3年冷やし続けると安全な温度に下がります。

      僕は東電の弁護はしませんが、自分で調べることはしないのに感情的になってる人が一番嫌いです。金切り声でも、説明を求める人にはいくらでも説明します。聞く耳ありと思っているからです。あと、東電や原発メーカーなどの東芝日立三菱で仕事した事はありません。原子力の仕組みくらい調べればすぐにわかることです。

      • 勉強中です

        髭が限度さんへ。
        冷静な判断が伺えそうなので、
        見解をお聞きしたい事があります。
        時間があればご返答頂くとうれしいです。
        小出裕章さんの4/8現在のお話で水蒸気爆発の懸念がある
        との発言がありました。
        実際に起こりうると考えられますでしょうか?
        以下のサイト内で得た情報です。
        (水蒸気爆発の件は28:00頃です)
        http://www.videonews.com/news-commentary/0001_3/001814.php

        宜しくお願いいたします。

      • タコ

        ヨコからお邪魔します

        私は原子炉設計者っていうのも 何か怪しい話しに思えてきました。
        安全だ 安全だ と金切り声をあげているのは 吉岡様のほうだと思います。

        3号機の爆発は使用済み核燃料プールのプルトニウムの核爆発です
        水素爆発では あそこまで壊れません
        煙の上がりかたも小型の核爆発です
        水素爆発で何故煙があがるのですか
        最後には水になるのが水素爆発ですが

        プルトニウムは一ヶ所に臨界量以上集まれば勝手に爆発しますが

        5分間の長い大きな揺れでスロッシング現象を起こして 籠状の入れ物に入った燃料集合体が不規則に積み上げられ 超臨界が起こったことは ばれてます

        制御棒のホウ素は中性子を吸収するとリチウムに変わって どんどん減っていきますが

        平常運転でホウ素は1年 ハフニウムは3から4年の寿命ですが

        ウソはいけませんね

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