木村俊雄さん 講演「津波の前から 始まっていた メルトダウン」

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タイトルの「津波の前から 始まっていた メルトダウン」正確に 表現すると、すでに 地震によって 燃料の 壊れる 条件は 整っていて、津波が 来る前に、燃料破損が 起きていた 可能性が 高いということ。(木村俊雄さん)

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これは 東京電力が 公開した 過渡現象記録装置の データを 4月末から 10月まで かけて 解析した 結論。 データは 1号機だけで 500 項目 X 60,020 個 ある。(木村俊雄さん)

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UO2 ペレット、ウラン燃料は 直径 10mm、高さ 10mm の 磁器で、核分裂による 1 個当たりの エネルギーは 数 100 ワットに なる。(木村俊雄さん)

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UO2 ペレットを 収める 燃料棒は ジルカロイド製の 円筒で 外形は 12mm、全長 4m あり　 ウラン燃料は そのうちの 3.8m。(木村俊雄さん)

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燃料棒を 正方体の チャンネルボックスという 筒に、最新型では 9 X 9 の 格子状配列に 収める、これが 燃料集合体。 燃料集合体の ウラン重量は 180kg、非常に 重い。(木村俊雄さん)

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ウランは 原子量が 鉛より 多く、地球上に 存在する 最も 重い 物質。(木村俊雄さん)

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180kg の ウランは 核反応により、そのうちの 30kg が プルトニウムに 変換。 1号機には 400 体 (燃料の 重量で 70 トン)、2 から 5 号機までは それぞれ 548 体 (90 トン)、6 号機には 764 体 (130 トン) の 燃料集合体を 装填。

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13ヶ月ごとの 定期検査で 約 4分の1 を 新燃料と 交換。 残りの 4分の3 の 燃料配置を 変える (シャッフリング) ことを 炉心設計という。(木村俊雄さん)

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燃料破損の 危険性は ないか、設計通りに 出力できるかを 考えた 燃料棒の 配置変換、これを 炉心設計管理業務と いい、福島第一で 10人、第二で 5人が 配属。(木村俊雄さん)

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良質の ウラン鉱山で 核分裂を 起こす U235 は 0.7%、その他の 99.3% は U238。 米国の インディアン、オーストラリアの アポリジニの 間では「鉱床は 眠らせておけ」という 口承が あった。(木村俊雄さん)

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商業用軽水炉の 原理は 原子爆弾と 同じ。 プルトニウムへの 核変換、U238 に 中性子 (ニュートロン) を 照射すると ベータ崩壊で Np239 に 変換、2日後に 再び Pu239 に 変換する。(木村俊雄さん)

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Pu239 に 中性子を 照射することで プルトニウムの 同位元素が 生成される。 燃料の UO2 ペレットは 手で 触れられるくらい 安定しているが、それと 比べ 核生成物は 非常に 不安定な、人が 近づけないほど 危険な 物質。(木村俊雄さん)

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冷却水は 再循環ポンプを 通り、ジェットポンプにより 圧力容器下部に 達し、そこから 流れを上向きに 変え、炉心を 冷却。(木村俊雄さん)

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炉心への 入水量と 出水量は 基本的には 同じ。 ただし、圧力容器下部の 制御棒駆動機構から 少量の 水を 追加、入水量が 若干、上回るよう 調整。(木村俊雄さん)

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4月末、東電の 報告書と 公開データを チェック。 報告書が 800 ページ、公開でデータが 2,000 ページ。稼働中だった 1、2、3号機とも 流体データが ほとんど ない。(木村俊雄さん)

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燃料棒を なぜ チャンネルボックスに 収めるのか、その 理由の一つが、効率良く 燃料棒を 冷却するため。(木村俊雄さん)

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すなわち、流量データは 核分裂の 状態を 知るためには 非常に 重要。(木村俊雄さん)

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現場では 1年に 1回、データの 妥当性を チェックするため、流量計測を 検証。(木村俊雄さん)

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8月に 東電が 出した 過渡現象記録装置の データを 検討し 判明したこと、地震到達後 1分 20秒で 炉心内の 水の流れが なくなっていた。(木村俊雄さん)

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燃料の 健全性の 確認や、事故原因を 調査するためには、冷却水の 流れを 評価することが 非常に 重要。(木村俊雄さん)

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自動停止後 300 秒で 定格原子炉出力の 6% の 熱量があり、1号機は 1,380 MW (メガは 10 の 6乗) なので 65 MW。冷却水の 循環による 炉心の 除熱が 必要。(木村俊雄さん)

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65 MW といえば、ちょっとした 火力発電所なみの 出力。(木村俊雄さん)

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冷却水の 流れが 停止すると、被覆管の 表面に 気泡が 発生、直接、水と 接触できなくなる (ドライアウト)。 出力と 冷却の 不整合 (パワークリーニングミスマッチ) が 起きる。(木村俊雄さん)

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気泡を 除去するには、さらに 水量を 増加させなければならない。(木村俊雄さん)

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この 事象は、原子力安全審査指針と 電気事業法で 定められている。(木村俊雄さん)