福島第一原発の仮説(2011年4月17日記)
2011年3月11日から日常が変わった。
毎日、福島第一原発について仮説を考える日常となる。
以下、参考資料
http://atmc.jp/plant/water/
を元に考えた、私の仮説である。
仮説が当たっているかはずれているか解るまで
ずっと時間がかかるだろう。
Q. 一号機の水素爆発(3月12日 15:36)について詳細は
A.(仮説)
一号機は、圧力容器から伸びる配管を空けた(ベント)、
空けた位置が悪く、水素が建屋の上部階に漏れ、
建屋の上部階で水素爆発した。
水素のみが爆発したので、爆発は軽かった。
したがって建屋の上部階の天井と壁が吹っ飛んだだけで
鉄骨はほぼそのまま残された。
Q. 一号機の状態(4月17日)は
A.(仮説)
圧力容器と格納容器には穴はない模様、
ただ、外部の配管は痛んでいてとても使えない。
また圧力容器は密閉状態であり、内部圧力が日々上昇している。
すでに8気圧以上の高圧であり、したがって注水はできない。
ただし、圧力容器の温度は、低下しているがまだ高い。
Q. 一号機は今後爆発するか。
A.(仮説)
場所による爆発の分類には、
- 格納容器の外部での爆発
- 格納容器の爆発
- 圧力容器の爆発
がありうる。
格納容器の外部での爆発は、
建屋最上階がすでにないためないだろう。
格納容器の爆発は、圧力容器の爆発が
引き金になると道ずれとしてありうる。
圧力容器の爆発は、
ここ一週間で圧力容器の圧力が上昇しているので
ありうる。このとき、格納容器も道ずれになる。
このまま、圧力容器の圧力が上昇するかどうかの
予想の方法は、内部の水の量とジルコニウムの量で
どれだけの水素が出てくるか判定し
体積と温度を利用して圧力を見積もることになる。
今のところ予想する数値が手元に無い。
ただし、作業として格納容器に窒素を充填しているので、
圧力容器内部のすべての水が水素に変わると
東電側は、圧力容器の爆発がありうると考えている模様。
逆に考えると、
内部で発生しうる水素の最大理論圧力は爆発するに
十分と予想される。
仮にこのまま、圧力容器の圧力が上昇すると仮定すると、
5月連休明けころに、設計上限圧力に到達すると予想されるため、
爆発があるとすれば、5月連休明け以後と推定される。
5月連休明け前に、圧力容器の圧力が設計上限圧力以下の
一定値で安定するならば、爆発しない。
我々は、圧力容器の圧力の上昇を見守り続ける必要がある。
私は爆発するとかどうか仮説を立てられない。
私は、今のところ不明という意見である。
Q. 一号機が仮に爆発するとどの程度の規模か。
A.仮説の仮説
仮に爆発すると、
二号機程度で済むか、三号機程度となるか
それ以上かという点であるが、
これもデータ不足で推測困難であるが、
手がかりは、三つある。
(1)すでに事故発生から一ヶ月たっており温度データが
最大設計温度302度より低い200度という通常値
(2)燃料は、通常のウラン燃料であり、
三号機のようにプルトニュウムを含むMOX燃料でないため
仮に再臨界しても発熱量は少ないので爆発力は急には高まらない
と願望的に推測している。
(3)格納容器に窒素を充填し、
圧力容器がかりに高圧のため破裂爆発しても
酸素が少ないため、水素爆発を防止できるだろう。
(4)炉がアメリカGE社製であり
過去何度も修理しており、
もっとも古い(40年以上)ため、
すでに強度がかなり減っている。
したがって希望・願望的仮説であるが、
圧力容器は二号機程度で圧力により亀裂爆発し、
格納容器に水素があふれるが、窒素だけで酸素がないので
水素爆発はしない、アンモニアが発生する弱い爆発となる。
このとき、圧力容器の超高温高圧の水が、
格納容器の温度圧力まで減圧されるが
亀裂爆発のためさほど急激ではなく時間がかかる
したかって三号機ほどの一気の爆発ではない
核燃料は圧力容器から多少飛び出すが
格納容器の天井を大きく突き破るほどではないだろう。
その爆発圧力が格納容器の弱い部分、
圧力調整室との接続部分をおそらく破壊すると
願望を入れて仮定する。
したがって二号機のような状態になり、
三号機のような爆発にはならない(そう願いたい)。
Q.二号機は一号機のように爆発しないが、なぜか
A.(仮説)
二号機は、実はすでに爆発(3月15日 06:10)している。
爆発箇所は、建屋地下のサプレッションプールである。
3月13日 11:00に圧力容器のベント開始しているが、
実は、圧力が下がらないため失敗と思われる。
このため圧力容器が高圧のままであった。
3月14日 16:34の炉心注水は内部圧力が高く失敗していた。
3月15日 00:02は、格納容器のベント開始しているが、
これも実は、圧力が下がらないため失敗と思われる。
そのため、3月15日 06:10に
圧力容器の下部と上蓋をつなぐ部分のボルト等が
破損するレベルで小さく爆発し、その勢いで
格納容器の下部につながる圧力調整室が破裂した。
Q.二号機の状態(4月17日)は
A.(仮説)
二号機の圧力は、
圧力容器は測定不能
格納容器は、大気圧である
二号機の温度は、150度で低下傾向
という事実から、
二号機は、圧力容器の蓋が開いている
格納容器は、圧力調整室が破裂であり、
注水が順調である。
ただし、炉心が溶けているので
注水した分だけ高濃度の汚染水が、
垂れ流しである。
Q.二号機は今後(4月17日後)爆発するか
A.(仮説)
二号機には、もはや爆発するような
密閉空間も熱も圧力もないので、
爆発しない。
Q.三号機の爆発の詳細は
A.(仮説)
公開情報より、
3月13日 05:10 非常用炉心冷却装置注水不能
3月13日 08:41 圧力容器のベント開始
3月13日 13:12 海水注入開始
3月14日 07:44 格納容器の圧力が異常上昇
3月14日 11:01 爆発
である。
ベントも海水注入も実作業のため
判断が早くとも作業実施と完了まで
とても時間がかかっている。
海水を入れたため、蒸発した残りの塩が
圧力容器の配管をふさぎ、
圧力容器の圧力が異常上昇したらしい。
すると圧力容器の上蓋が少し開き、
隙間から水素ガスが格納容器に漏れ出す。
格納容器の圧力が異常上昇した。
このため格納容器の上蓋が少し開き、
建屋中間階に水素が充満、
まず格納容器で水素爆発があり
格納容器の上蓋を吹き飛ばし上階の床も吹き飛ばす
同時に建屋中間階に水素に点火し、
爆発威力が増す
続けて圧力容器にも点火され
さらに威力が増す
圧力容器の蓋も吹っ飛ぶ
同時に溶けていた核燃料が圧力急減による
水の蒸発による爆発で飛び出す。
(この爆発し、これまで想定されていた
「熱い核燃料が落下して冷たい水に触れておきる水蒸気爆発」
ではなく、
「超高温高圧の水が大氣圧に急に減圧することによる水蒸気爆発」
である。
このため、爆発方向は、上蓋が開いた垂直方向となった。)
爆発は核燃料プールも破壊している。
このため真っ黒で高濃度の放射性物質の煙が発生した。
三号機の爆発が一号機の爆発より
格段に威力が大きく汚染がひどいのは、
上記理由である。
この大量の放射性物質は、
敷地内と海に落下し、
一旦塵は海上の空に流れたが、
拡散しないまま、陸に吹き返し、
飯館村と福島方向に集中的に降った。
Q.三号機の状態(4月17日)は
A.(仮説)
三号機の圧力は、
圧力容器は測定不能
格納容器は、大気圧、
サプレッションチェンバーが1.5気圧程度である
爆発時に、格納容器本体とサプレッションチェンバーの
配管が瓦礫でつまりサプレッションチェンバーが機能していないため
サプレッションチェンバーの圧力は、1.5気圧のままである。
三号機の温度は、100度で一定である。
という事実から、
三号機は、爆発で
格納容器と圧力容器の蓋が開いている。
注水が順調である。
ただし、炉心が溶けているし
蓋が開いているので
注水した分だけ高濃度の汚染水が、
垂れ流しだけでなく、
大氣への放射性物質の拡散も継続している。
このため、各地の空間放射線の量は、
4月以降減らなくなった。
Q.三号機は今後(4月17日後)爆発するか
A.(仮説)
三号機には、もはや爆発するような
密閉空間も熱も圧力もないので、
爆発しない。
Q.その他の箇所は今後(4月17日後)爆発または火災があるか
A.(仮説)
注水が順調のため
爆発も火災もないだろう。
Q. 今後どのような対策が採られるか
A.(仮説)
一号機が爆発しないと仮定した場合である。
とにかく水をかけるだけしか案がない。
溢れる高濃度汚染水は、プールに貯めておく模様。
そのため、仮設プールを準備している。
また、報道されないが、高濃度汚染水を
沈殿後上澄みを薄めてから海に流すと思われる。
薄めればOKという作戦であろう。
外付けの熱交換器を取り付ける案は、
今すぐ着手する方向ではない模様。
難点はやはり価格と設置時期、
放射性物質の砂による目づまりなどのメンテナンス性の低さ
によるものであろう。
そして、その冷却期間は最低でも1年間である。
さすがに一年冷やせば、
三月ほど大量に熱が出ないので
冷やす水の量は減る。
日本には核廃棄物最終処理場はまだ未完成のため、
原子炉もそのまま、この地にて水をかけ続けると思われる。
その期間は、放射性セシウムがほぼなくなるまでの
300年である。
もし仮に一号機が爆発する場合は、
原発側は、三号機の爆発後と同様の対応となる。
また、政府の住民への避難指示は遅れて出る可能性が高い。
(すでに20km以内は避難済み、20-30km圏には、避難準備指示済み)
放射能汚染は、最大で現在の二倍(面積と放射能量)に広がる可能性がある。
したがって、半径80kmの住民は避難できるようしておくことが
安心できるので望ましい。
避難体制は、少なくとも連休明けまでは、
いつでも避難できる体勢をとっておく必要があるだろう。
その他、他人の悪口になるので略。
Q. もし非常用炉心冷却装置停止で放置して全員退避したらどうなっていたか
A. (仮説)
大前研一氏その他の技術者がいっていた
ストーリになった可能性が大きい。
つまり、圧力容器がメルトダウンして
高温の核燃料が格納容器に落下、
圧力容器からの一時爆発圧力は、サプレッションチェンバーが吸収、
サプレッションチェンバーが代わりに破壊される。
格納容器にはホウ酸が大量にあるため臨界は停止する。
したがって圧力容器の水蒸気爆発はしない
あっても小規模。
圧力容器は破壊で底がないが格納容器は残っている状態、
この状態で様子を見てから放水で冷却をする(あくまで仮説)。
この後に、格納容器が溶けて、
高熱の核燃料とコンクリートが反応しても
たいしたことは起きないと思われるが、、、(あくまで仮説)。
いずれにしろ、現状と大差はなさそうだ。
この放置は設計時に想定された、
最大事故時の本来の手順の可能性が高いと思えるが、、、(あくまで仮説)。
2011年3月11日から日常が変わった。
毎日、福島第一原発について仮説を考える日常となる。
以下、参考資料
http://atmc.jp/plant/water/
を元に考えた、私の仮説である。
仮説が当たっているかはずれているか解るまで
ずっと時間がかかるだろう。
Q. 一号機の水素爆発(3月12日 15:36)について詳細は
A.(仮説)
一号機は、圧力容器から伸びる配管を空けた(ベント)、
空けた位置が悪く、水素が建屋の上部階に漏れ、
建屋の上部階で水素爆発した。
水素のみが爆発したので、爆発は軽かった。
したがって建屋の上部階の天井と壁が吹っ飛んだだけで
鉄骨はほぼそのまま残された。
Q. 一号機の状態(4月17日)は
A.(仮説)
圧力容器と格納容器には穴はない模様、
ただ、外部の配管は痛んでいてとても使えない。
また圧力容器は密閉状態であり、内部圧力が日々上昇している。
すでに8気圧以上の高圧であり、したがって注水はできない。
ただし、圧力容器の温度は、低下しているがまだ高い。
Q. 一号機は今後爆発するか。
A.(仮説)
場所による爆発の分類には、
- 格納容器の外部での爆発
- 格納容器の爆発
- 圧力容器の爆発
がありうる。
格納容器の外部での爆発は、
建屋最上階がすでにないためないだろう。
格納容器の爆発は、圧力容器の爆発が
引き金になると道ずれとしてありうる。
圧力容器の爆発は、
ここ一週間で圧力容器の圧力が上昇しているので
ありうる。このとき、格納容器も道ずれになる。
このまま、圧力容器の圧力が上昇するかどうかの
予想の方法は、内部の水の量とジルコニウムの量で
どれだけの水素が出てくるか判定し
体積と温度を利用して圧力を見積もることになる。
今のところ予想する数値が手元に無い。
ただし、作業として格納容器に窒素を充填しているので、
圧力容器内部のすべての水が水素に変わると
東電側は、圧力容器の爆発がありうると考えている模様。
逆に考えると、
内部で発生しうる水素の最大理論圧力は爆発するに
十分と予想される。
仮にこのまま、圧力容器の圧力が上昇すると仮定すると、
5月連休明けころに、設計上限圧力に到達すると予想されるため、
爆発があるとすれば、5月連休明け以後と推定される。
5月連休明け前に、圧力容器の圧力が設計上限圧力以下の
一定値で安定するならば、爆発しない。
我々は、圧力容器の圧力の上昇を見守り続ける必要がある。
私は爆発するとかどうか仮説を立てられない。
私は、今のところ不明という意見である。
Q. 一号機が仮に爆発するとどの程度の規模か。
A.仮説の仮説
仮に爆発すると、
二号機程度で済むか、三号機程度となるか
それ以上かという点であるが、
これもデータ不足で推測困難であるが、
手がかりは、三つある。
(1)すでに事故発生から一ヶ月たっており温度データが
最大設計温度302度より低い200度という通常値
(2)燃料は、通常のウラン燃料であり、
三号機のようにプルトニュウムを含むMOX燃料でないため
仮に再臨界しても発熱量は少ないので爆発力は急には高まらない
と願望的に推測している。
(3)格納容器に窒素を充填し、
圧力容器がかりに高圧のため破裂爆発しても
酸素が少ないため、水素爆発を防止できるだろう。
(4)炉がアメリカGE社製であり
過去何度も修理しており、
もっとも古い(40年以上)ため、
すでに強度がかなり減っている。
したがって希望・願望的仮説であるが、
圧力容器は二号機程度で圧力により亀裂爆発し、
格納容器に水素があふれるが、窒素だけで酸素がないので
水素爆発はしない、アンモニアが発生する弱い爆発となる。
このとき、圧力容器の超高温高圧の水が、
格納容器の温度圧力まで減圧されるが
亀裂爆発のためさほど急激ではなく時間がかかる
したかって三号機ほどの一気の爆発ではない
核燃料は圧力容器から多少飛び出すが
格納容器の天井を大きく突き破るほどではないだろう。
その爆発圧力が格納容器の弱い部分、
圧力調整室との接続部分をおそらく破壊すると
願望を入れて仮定する。
したがって二号機のような状態になり、
三号機のような爆発にはならない(そう願いたい)。
Q.二号機は一号機のように爆発しないが、なぜか
A.(仮説)
二号機は、実はすでに爆発(3月15日 06:10)している。
爆発箇所は、建屋地下のサプレッションプールである。
3月13日 11:00に圧力容器のベント開始しているが、
実は、圧力が下がらないため失敗と思われる。
このため圧力容器が高圧のままであった。
3月14日 16:34の炉心注水は内部圧力が高く失敗していた。
3月15日 00:02は、格納容器のベント開始しているが、
これも実は、圧力が下がらないため失敗と思われる。
そのため、3月15日 06:10に
圧力容器の下部と上蓋をつなぐ部分のボルト等が
破損するレベルで小さく爆発し、その勢いで
格納容器の下部につながる圧力調整室が破裂した。
Q.二号機の状態(4月17日)は
A.(仮説)
二号機の圧力は、
圧力容器は測定不能
格納容器は、大気圧である
二号機の温度は、150度で低下傾向
という事実から、
二号機は、圧力容器の蓋が開いている
格納容器は、圧力調整室が破裂であり、
注水が順調である。
ただし、炉心が溶けているので
注水した分だけ高濃度の汚染水が、
垂れ流しである。
Q.二号機は今後(4月17日後)爆発するか
A.(仮説)
二号機には、もはや爆発するような
密閉空間も熱も圧力もないので、
爆発しない。
Q.三号機の爆発の詳細は
A.(仮説)
公開情報より、
3月13日 05:10 非常用炉心冷却装置注水不能
3月13日 08:41 圧力容器のベント開始
3月13日 13:12 海水注入開始
3月14日 07:44 格納容器の圧力が異常上昇
3月14日 11:01 爆発
である。
ベントも海水注入も実作業のため
判断が早くとも作業実施と完了まで
とても時間がかかっている。
海水を入れたため、蒸発した残りの塩が
圧力容器の配管をふさぎ、
圧力容器の圧力が異常上昇したらしい。
すると圧力容器の上蓋が少し開き、
隙間から水素ガスが格納容器に漏れ出す。
格納容器の圧力が異常上昇した。
このため格納容器の上蓋が少し開き、
建屋中間階に水素が充満、
まず格納容器で水素爆発があり
格納容器の上蓋を吹き飛ばし上階の床も吹き飛ばす
同時に建屋中間階に水素に点火し、
爆発威力が増す
続けて圧力容器にも点火され
さらに威力が増す
圧力容器の蓋も吹っ飛ぶ
同時に溶けていた核燃料が圧力急減による
水の蒸発による爆発で飛び出す。
(この爆発し、これまで想定されていた
「熱い核燃料が落下して冷たい水に触れておきる水蒸気爆発」
ではなく、
「超高温高圧の水が大氣圧に急に減圧することによる水蒸気爆発」
である。
このため、爆発方向は、上蓋が開いた垂直方向となった。)
爆発は核燃料プールも破壊している。
このため真っ黒で高濃度の放射性物質の煙が発生した。
三号機の爆発が一号機の爆発より
格段に威力が大きく汚染がひどいのは、
上記理由である。
この大量の放射性物質は、
敷地内と海に落下し、
一旦塵は海上の空に流れたが、
拡散しないまま、陸に吹き返し、
飯館村と福島方向に集中的に降った。
Q.三号機の状態(4月17日)は
A.(仮説)
三号機の圧力は、
圧力容器は測定不能
格納容器は、大気圧、
サプレッションチェンバーが1.5気圧程度である
爆発時に、格納容器本体とサプレッションチェンバーの
配管が瓦礫でつまりサプレッションチェンバーが機能していないため
サプレッションチェンバーの圧力は、1.5気圧のままである。
三号機の温度は、100度で一定である。
という事実から、
三号機は、爆発で
格納容器と圧力容器の蓋が開いている。
注水が順調である。
ただし、炉心が溶けているし
蓋が開いているので
注水した分だけ高濃度の汚染水が、
垂れ流しだけでなく、
大氣への放射性物質の拡散も継続している。
このため、各地の空間放射線の量は、
4月以降減らなくなった。
Q.三号機は今後(4月17日後)爆発するか
A.(仮説)
三号機には、もはや爆発するような
密閉空間も熱も圧力もないので、
爆発しない。
Q.その他の箇所は今後(4月17日後)爆発または火災があるか
A.(仮説)
注水が順調のため
爆発も火災もないだろう。
Q. 今後どのような対策が採られるか
A.(仮説)
一号機が爆発しないと仮定した場合である。
とにかく水をかけるだけしか案がない。
溢れる高濃度汚染水は、プールに貯めておく模様。
そのため、仮設プールを準備している。
また、報道されないが、高濃度汚染水を
沈殿後上澄みを薄めてから海に流すと思われる。
薄めればOKという作戦であろう。
外付けの熱交換器を取り付ける案は、
今すぐ着手する方向ではない模様。
難点はやはり価格と設置時期、
放射性物質の砂による目づまりなどのメンテナンス性の低さ
によるものであろう。
そして、その冷却期間は最低でも1年間である。
さすがに一年冷やせば、
三月ほど大量に熱が出ないので
冷やす水の量は減る。
日本には核廃棄物最終処理場はまだ未完成のため、
原子炉もそのまま、この地にて水をかけ続けると思われる。
その期間は、放射性セシウムがほぼなくなるまでの
300年である。
もし仮に一号機が爆発する場合は、
原発側は、三号機の爆発後と同様の対応となる。
また、政府の住民への避難指示は遅れて出る可能性が高い。
(すでに20km以内は避難済み、20-30km圏には、避難準備指示済み)
放射能汚染は、最大で現在の二倍(面積と放射能量)に広がる可能性がある。
したがって、半径80kmの住民は避難できるようしておくことが
安心できるので望ましい。
避難体制は、少なくとも連休明けまでは、
いつでも避難できる体勢をとっておく必要があるだろう。
その他、他人の悪口になるので略。
Q. もし非常用炉心冷却装置停止で放置して全員退避したらどうなっていたか
A. (仮説)
大前研一氏その他の技術者がいっていた
ストーリになった可能性が大きい。
つまり、圧力容器がメルトダウンして
高温の核燃料が格納容器に落下、
圧力容器からの一時爆発圧力は、サプレッションチェンバーが吸収、
サプレッションチェンバーが代わりに破壊される。
格納容器にはホウ酸が大量にあるため臨界は停止する。
したがって圧力容器の水蒸気爆発はしない
あっても小規模。
圧力容器は破壊で底がないが格納容器は残っている状態、
この状態で様子を見てから放水で冷却をする(あくまで仮説)。
この後に、格納容器が溶けて、
高熱の核燃料とコンクリートが反応しても
たいしたことは起きないと思われるが、、、(あくまで仮説)。
いずれにしろ、現状と大差はなさそうだ。
この放置は設計時に想定された、
最大事故時の本来の手順の可能性が高いと思えるが、、、(あくまで仮説)。