4号機 核燃料プールの危険性【1】
2012-03-10


3.11から一年が経とうとしています。
福島第1の現状はどうでしょうか… 日本政府は無理矢理の「冷温停止宣言」を発しましたが、現実は、その言葉からほど遠いものです。
塩ビのパイプやホースをつないだ仮設の循環冷却システムは、あちこちで水漏れ。放射性物質の濾過装置は頻繁に停止。いったいどれほどの水が循環できているのか… 大きな余震(あるいはあらたな地震)に襲われたら、仮設循環冷却システムは、ひとたまりもないでしょう。その時には、原子炉や核燃料プールの暴走が始まり、核燃料溶融・臨界といった最悪の事態に向かいます。

そうした中、国内の良心的な研究者はもとより、世界中がもっとも危険視しているのが、4号機の核燃料プールです(一般には、使用済み核燃料プールと呼ばれることが多いですが、使用前の新核燃料も貯蔵されるので、以下、核燃料プールと記述します)。

これまで当ブログでは、4号機の問題を大きく扱ったことがなかったので、一年を期に、じっくりと見直してみることにしました。そして、調べていくに従って、4号機が抱える危険性は、日本の原発が、いや、世界中にある原発が本質的に抱える問題を象徴しているのだということが分かってきました。

■原子炉と核燃料プール
この話を進める前に、原子炉と核燃料プールの関係を簡単に整理しておきましょう(ここでは、プールの話が中心になるため、図では核燃料プールを実際より大きめに描いています)。
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左は運転中の原子炉で、炉心では臨界状態の核燃料が核分裂連鎖反応で発熱し、大量の水蒸気を発生。その力で発電用のタービンを回します。
核燃料プールには、使用済み核燃料と、交換用の新核燃料が貯蔵されています。
圧力容器の上の原子炉ウェルのウェル(well)とは、井戸のことで、ちょうど井戸の底に原子炉を埋め込んだような形になっているので、この呼ばれています。

当然、核燃料には寿命があります。福島第1のような沸騰水型原子炉では、1年に1回、1/3ずつを新しい燃料集合体(燃料棒の束)に入れ替えています。つまり、核燃料の寿命は3年だということです。
使い終えたばかりの核燃料は、猛烈に発熱し、放射線量もきわめて高い状態です。ですから、原子炉と核燃料プールの間の燃料集合体のやり取りは、右図のように、原子炉ウェルを水で満たし、すべてを水中で行わなければなりません。

今回の事故で、「なぜ、核燃料プールを危険な高い場所に設置したのか?」という疑問が出されていますが、少なくとも沸騰水型原子炉では、燃料交換の都合から、核燃料プールは高ところに作らざるを得ないのです。「プールをもっと深くすれば…」という意見があるかも知れませんが、それでは設備に費用がかかる上、燃料交換作業が難しくなり、効率が悪いのです。

プールでは核燃料をただ水につけておけばよいわけではありません。使用済み核燃料は、核分裂生成物の崩壊によって、猛烈な熱を発しています。放っておいたら、プールの水はたちまち沸騰、蒸発し、空焚き状態になって、核燃料はみずから発する熱で溶け出してしまうのです。
そうなったら、環境中に大量の放射性物質と放射線が放出されることになります。

■偶然回避された最悪の事態
4号機は2010年11月30日から定期点検に入っていました。あわせて進んでいたのが、圧力容器内の改修作業(炉心隔壁の交換作業)です。このため、炉心にあった核燃料は、すべて核燃料プールに移された状態でした。
下図の状態です。
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[福島第1事故詳細]

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