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Video: 20130126 UPLAN 槌田敦 炉心溶融したスリーマイル島原発の教訓
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炉心 溶融, 2013-01-26, 20130126 UPLAN 槌田敦 炉心溶融したスリーマイル島原発の教訓, 槌田ゼミ・福島原発事故徹底解析9「スリーマイル島原発事故と福島事故」, 祐児三輪
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概要[編集]
原子力発電では、低濃縮ウランなどの核燃料を臨界状態にすることで、核分裂で発生する熱によって発電する。
通常時は核分裂の連鎖反応で安定的かつ持続的に発電するが、定期点検や緊急の際には核分裂反応を中断させ原子炉を停止する必要がある。しかしながら一度運転を開始した燃料には核分裂により発生した核分裂生成物が多量に含まれており、これらが核分裂停止後も放射性崩壊によりしばらく崩壊熱を出し続ける。したがって、しばらくの間は炉心を冷却し続けなければならない。
ところが何らかの要因により炉心の冷却が行われないと、運転状態直後の核燃料の持つ高いレベルの余熱[2][3]に加え、崩壊熱によって炉心の温度上昇を招き、核燃料で用いる二酸化ウランをも溶かす[4]。また燃料棒に使われているジルコニウム合金が高温になった状態で水と反応すると大量の熱を発するとともに、燃料棒ならびに燃料集合体を破壊する。これが炉心溶融である。
なお炉心以外であっても、たとえば使用済み核燃料プールに保管されている核燃料も崩壊熱を発している。これらも炉心同様に冷却されなければ過熱して燃料の溶融を起こしうる[5][6]。
日本大百科全書(ニッポニカ)「炉心溶融」の解説
炉心溶融
ろしんようゆう
meltdown
原子炉中の炉心が冷却手段を失い、過熱して破損・溶融すること。燃料棒とこれを支える構造物、制御棒などが集まる原子炉の中心部分を炉心とよび、ここでは大量の熱（運転時には核分裂による熱、運転停止後にはしだいに減少する崩壊熱）が発生している。これらの熱は冷却水を循環させて除去されているが、なんらかの理由でこの冷却機能が失われ、発生する熱によって炉心温度が上昇し、破損・溶融に至る事故が炉心溶融である。軽水炉における典型的な例は、配管などが破断して炉内の冷却水が外部に流出し、炉内水位が下がって炉心が露出して、さらに緊急炉心冷却装置（ECCS：Emergency Core Cooling System）なども有効に作動しなかった場合に起こる。このような事故を冷却材喪失事故（LOCA：Loss of Coolant Accident）とよぶ。炉心が露出して、ジルコニウム合金製の燃料棒被覆管の温度が1200℃を超えると、ジルコニウムと水が反応して大量の水素が発生すると同時に被覆管がもろくなり、その一部の破損が進行する。約1850℃ではジルコニウムが溶融、約2850℃で燃料の二酸化ウランペレットも溶融し、炉心全体が溶けた状態で原子炉圧力容器の底に落下する（メルトダウン）。溶融物は高温のため、原子炉圧力容器の底を貫いて格納容器の底へと落下する（メルトスルー）。落下物がここでも冷却されなければ、さらに格納容器の底を貫いて地中深くもぐり、地下水と反応して水蒸気爆発を起こすなどといわれているが、実例はなく未実証である。溶融炉心が地中深くもぐり地球の反対側に出てしまうというブラック・ユーモアを込めて、この事故をチャイナ・シンドロームとよぶこともある（1979年に公開された原子力発電所を舞台とした映画『チャイナ・シンドローム』で、アメリカの原子炉でメルトスルーが起こった場合、溶融炉心が地球の反対側の中国まで達するという意味で使われた造語）。
2011年（平成23）3月の東北地方太平洋沖地震の際に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故では、地震・津波により外部からの電源が断たれ、非常用ディーゼル発電機も浸水したため、冷却水を循環させるポンプを動かすための交流電源が失われた。このため炉内の温度・圧力が上昇、ついには冷却水が蒸気となって原子炉（圧力容器）から吹き出し、炉内の水位が低下して炉心溶融に至った。発生した水素は上昇して原子炉建屋(たてや)上部にたまり、電気火花などに引火して、次々と水素爆発が起こった。溶融した炉心は、その後は冷えて固まり（固化物を炉心デブリとよぶ）一部は格納容器の底に、一部は原子炉圧力容器の内部にあるとされている。炉心デブリはきわめて強い放射線を出しているため、取り出すには事故発生後30～40年はかかるといわれている。
［舘野 淳］
出典 小学館 日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について 情報 | 凡例
答弁書
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答弁書第五九号
内閣参質一八〇第五九号 内閣総理大臣 野田 佳彦 参議院議長 平田 健二 殿 参議院議員水野賢一君提出炉心損傷等の定義に関する質問に対し、別紙答弁書を送付する。 参議院議員水野賢一君提出炉心損傷等の定義に関する質問に対する答弁書 一について お尋ねについて、平成二十三年四月十八日に経済産業省原子力安全・保安院が内閣府原子力安全委員会に提出した「福島第一原子力発電所一号炉、二号炉、三号炉の炉内状況について」においては、その記述内容の理解に正確を期すため、「炉心損傷」、「燃料ペレットの溶融」及び「メルトダウン」の概念について、それぞれ次のとおり整理している。 二について 「炉心溶融」及び「メルトダウン」について、確立された定義が存在するものではないが、一般に、「炉心溶融」については、原子炉圧力容器内の炉心にある燃料が高温となり溶融することを指し、また、「メルトダウン」については、「炉心溶融」が生じた後、更に溶融した燃料が原子炉圧力容器下部に落ちていく現象を指すと認識している。 三について 平成二十三年六月七日に政府が公表した「原子力安全に関するＩＡＥＡ閣僚会議に対する日本国政府の報告書―東京電力福島原子力発電所の事故について―」（平成二十三年六月原子力災害対策本部決定）においては、東京電力株式会社福島第一原子力発電所の第一号機から第三号機までの各号機における炉心の状態の解析結果について、第一号機においては、同年三月十一日午後六時頃に炉心損傷が始まり、その後、燃料が溶融し、溶けた燃料が原子炉圧力容器下部に移行していたものと推定されるとしており、第二号機においては、同月十四日午後八時頃に炉心損傷が始まり、その後、燃料が溶融し、溶けた燃料が原子炉圧力容器下部に移行していたものと推定されるとしており、第三号機においては、同月十三日午前十時頃に炉心損傷が始まり、その後、燃料が溶融し、溶けた燃料が原子炉圧力容器下部に移行していたものと推定されるとしている。これは、第一号機から第三号機までの各号機において一についてでお示しした「メルトダウン」が生じたことを意味している。また、第四号機については、燃料が装荷されておらず、第五号機及び第六号機については、非常用電源により原子炉の冷却を行ったため、これらの号機については、いずれも一についてでお示しした「炉心損傷」に至っていない。 |
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