投稿者: yazawa

石川迪夫

　第１話　　突起状堆積物の正体

2023年4月、東京電力は福島第一発電所１号機の格納容器内部の撮影に成功し、写真を公開した。その状況はマスコミ各社から報道されたが、掲載写真が不鮮明でかつ説明内容が舌足らずであったため、その実体は理解できなかった。同じ思いの読者も多かったであろう。

そこで、東京電力に依頼して映像の説明をお願いするとともに、撮影を実施した国際廃炉研究開発機構（IRID）社に出向いて、撮影の状況や苦労話をお聞きした。両社のご協力によって、映像の実体がほぼ理解できるとともに、過去の原子力事故には現れなかった、珍しい災害状況を知ることができた。本稿では、これら写真の説明と合わせて、新しく分かった事実について述べる。

思いがけなかった写真

今回発表された写真は、１号機の格納容器ペデスタル内部の写真が主体である。その多くは、既に発表された映像と類似のものが多いが、今回は思いがけない写真も少なくない。その説明に入る前に、ペデスタルという聞き慣れない用語の説明をしておく。（図参照）

ペデスタルとは原子炉圧力容器を支える基礎の名称である。内径5ｍ､幅1.5ｍの円筒形をした鉄筋コンクリートづくりの壁で、中に分厚い円筒形の鉄板が入っている。ペデスタルは圧力容器の真下にある円筒形の部屋と考えてもよく、ペデスタルの床から圧力容器の底までの高さは約8.5ｍである。

ペデスタルの天井は圧力容器の底である。底からは、100本の制御棒駆動機構とそのハウジング（覆い）が、整然とぶら下げて取り付けられている。従って、ペデスタルの壁の中間には制御棒駆動機構の交換のための開口部が、床には人の通る出入り口が設けられている。

ペデスタルの外側は、ご存知の耐圧密閉の格納容器である。ペデスタルと格納容器の間は、原子炉に冷却水を送る再循環ポンプ室となっていて、大きなポンプを中心に配管や測定機器などが設置されている。

以上を簡単にまとめれば、BWRの格納容器は、原子炉直下のペデスタルの空間と、その外側にある再循環ポンプ室に分かれた、二重構造づくりである。従ってペデスタル内部を撮影するには、カメラ・ロボットを格納容器の外側に用意された入口から装入し、水中を遊泳させてペデスタルの出入り口を通過させ、床上の所定位置に到着させた後にピントを目標に合わせて撮影するのだから、大変な仕事だ。撮影に適した位置にロボットを誘導することが写真の出来不出来を左右するから、操作の練度と熟達が撮影の成否を分ける。

今回見せてもらった写真は非常に鮮明で、マスコミに掲載された不鮮明な写真とは、天地雲泥の違いがあった。なぜだろうか。

本稿に掲載した写真は、炉心溶融に伴って起きた破損状況の写真が中心である。難点を言えば、遊泳ロボットが持つ照明能力に限りがあるために、狙った焦点の周辺は鮮明だが、焦点から少し外れると映像は薄くぼけ、遠い部分は真っ黒になっていることだ。

今回発表された内部写真の中で、目を引いた写真が3点あった。それは、

①ペデスタル外側の機械や壁に付着している突起状堆積物の写真（堆積物写真A）

②原子炉を支えるペデスタル壁が全周にわたって損傷し、鉄筋が露出した空洞が出現したペデスタル壁の破損写真（空洞写真）。

③制御棒駆動機構が形体を崩さずに集団で落下したとみられる写真（落下写真）

である。

この写真3点は、福島事故で始めて起きた災害光景の、びっくり写真である。世界最初のびっくり痕跡であるから、その発生原因や理由については、十分な調査と検討の上、発表してほしいと思う。

これから、写真の紹介と説明に入るが、写真の発表者は東京電力であり、撮影者はIRIDであることを付記しておく。なお、②と③は第3話に述べる。

奇妙な姿の堆積物

まず、写真Aをご覧いただきたい｡　ペデスタル出入り口の外側に出現した突起状物である。格納容器の内部には､このような堆積物が数多くあって、壁や機械類に付着しているという。その中で最も奇妙なのが、突起状堆積物と名付けられた、写真Aの堆積物である｡

突起状堆積物は、まるで生えているかのように、壁から水平に突起している。突起は酸化物で出来たと思われる多層の構造体で、層の中には多数の小穴が点在する、軽くて脆いものらしい。層は､写真にあるように、洋菓子のように着色していて、突起状堆積物の場合は、最上層が白色、真ん中は分厚い灰色で、下層は黄色い層が所々に付着している。厚みは、層全体で数cmもあろうか。

腰掛けきのこを連想させるこのような棚状の堆積物は、格納容器の中には随所で見られるという。堆積物の分析はまだ行われていないので、何者であるのかは今の所不明だ。

分析前の不確かな憶測で恐縮だが、棚状堆積物の出自は、セメントが持つ化学物質や格納容器内の機器を覆う保温材などが、高温の熱で溶たり分解して灰汁と化し、格納容器床に溜まった水の中で化学反応を起こして出来たと考えているが､確かな話ではない。

廃炉経験者としての忠告

これらの堆積物は、格納容器の廃炉工事が始まれば、真っ先に処理処分されるものである。廃炉経験者としての注意を述べておくと、堆積物は放射性物質の多い格納容器の中心部において、水が関与して誕生したと考えられる物体であるから、その内部には有害な放射能を雑多に含んでいると思われる。

写真Aに見られるように、突起状堆積物に穴が沢山みられるのは、生成の途中に多量の水素ガスが突起物に滞在した痕跡と思われる。後述するように、水素ガスは炉心溶融を引き起こしたジルカロイ燃焼により発生するガスであるから、溶融炉心が持つ、天然に存在しないアクチニド元素を含んだ放射能で強く汚染されたに相違ない。再処理工場と同じように、人体に対して強い毒性を持つ汚染物と考えてよい。

格納容器内での廃炉工事は、使い勝手の悪い放射線防護服や装備の過重な着装をできるだけ避けて、可能な限り軽装で素早い作業を実施できることが望ましい。これまでに出会った、厳しい放射線下での作業経験者たちは、上記の方針での作業が被曝線量を少なくすると､一様に話していた。それ故に、経験の少ない堆積物の取り出しに際しては、その毒性や汚染状況を作業の前に十分に調査して、作業が素早く行えるよう準備してほしいと願っている。

・福島事故の真相探索～はじめに～

石川迪夫

連載に当たって――格納容器内部写真からの随想推理

福島第一原子力発電所の事故から13年が経った。米国のスリーマイルアイランド（TMI）事故を含めて、これまで4基の軽水炉が炉心溶融に加えて水素爆発を起こしている。これらの共通点は、原子炉の水が少なくなり、高温となった炉心を冷却する目的で入れた水が炉心に達した直後に、炉心溶融と水素爆発（福島第一2号機は水素ガスの大量放出）が起きていることである。

　僕はこの点に着目した。原子炉材料の中で、水と反応して大量の水素を発生させ得るものは、燃料棒の被覆管ジルカロイ（ジルコニウム合金）が高温になった時だけで、高温の燃料棒に冷却水が降りそそげば、表面にできた酸化膜が破れて､高温のジルカロイが水と接触してジルカロイと水との化学反応が起き、水素ガスの発生と大きな発熱を生じる。このことは、1978年に米国の中間基準として作製された､大口径破断冷却材喪失事故に対する安全基準にも述べられている。本稿では、この現象を「ジルカロイ燃焼」と仮に呼ぶこととする。

東京電力が2012年に発表した「福島原子力事故調査報告書」に基づいて、福島事故の経緯を分析すると、事故に到った3基の原子炉は、いずれも冷却水が炉心に達した時刻ごろにジルカロイ燃焼が起きて､爆発している。この状況はTMI事故にもピッタリと当てはまる。

拙著『考証福島原子力事故：炉心溶融･水素爆発はどう起こったか』（電気新聞刊）は、各炉の事故経緯に基づいて、事故の進展理由を説明した書である。最悪の事故と言われる炉心溶融だけでなく、安全審査でも議論されない水素爆発を引き起こす事故を､これ以上起こしてはならないと考えての発表だった。その反響は大きかった。

しかし、事故の原因であるジルカロイと水の反応については､原子力関係者の中でもあまり知られていないこともあって、半信半疑の理解にとどまっている。拙著の発行当時は、主張を証明する証拠は､大量の水素発生以外に何もなかったことによる。

写真が新たに伝えたこと

昨年4月、東京電力が発表した福島第一発電所１号機の格納容器内部の写真は、この状況を覆し、事故究明の材料となる痕跡を数多く提供している。中でも、僕の目を引いた写真が3葉あった。その一つに､原子炉を真下から支えるコンクリートの壁（ペデスタル）全面にわたって、床上高さ1～2ｍほど、奥行き深さ50㎝程が空洞化して、中にあったはずのコンクリートの砂利がどこかへ失せて、鉄筋のみが残るという、前代未聞の壊れ方を写した写真がある。

原子炉の炉心から、高さにして15ⅿくらい下にあるペデスタルの床の壁が、なぜ炉心溶融によって空洞をつくったのか、この謎解きが本稿の主題である。コンクリートの専門家は、コンクリートは1200℃以上の高温の熱によって結合力を失い、砂利に戻るという。

とすれば、炉心溶融の発熱は原子炉の中で起きたのではなく、ペデスタル床上で起きた事になる。それが可能となるには、炉心冷却の注水がペデスタル床に溜まり、そこに高温の燃料棒が落下して、ジルカロイ燃焼が起きたと考える外にない。ジルカロイ・水反応は水中発熱であるから、壁全面わたってほぼ同一の空洞が出来たことも合点がいく。１号機の格納容器内部撮影写真は、約10年前に拙著で述べた、ペデスタル床上でのジルカロイ燃焼の存在を証明している。

真相を知る資料を基に解説

このホームページの連載で紹介する撮影写真は、上述のように、原子力事故の真相を伝える資料であるから、第１話は、僕の目を引いた写真3葉の紹介をできる限り正確に紹介する。未説明の2葉の写真は、格納容器に付着した奇妙な突起状堆積物と、制御棒駆動機構の覆いであるハウジングが3本、形状を崩さないで落下していると見られる写真である。

第2話では、その映像の成り立ちと事故との関連について説明する。説明の大方は、ジルカロイ燃焼による事故状況の説明であるので、第3話、第4話ではジルカロイ燃焼を起こす原因といえるジルカロイ・水反応と、反応によって被覆管表面につくられる酸化ジルコニウムの皮膜の特性について詳しく説明する。

さらには、燃料の被覆管として世界でジルカロイが使われている理由について述べ、簡単な計算も交えて事故との関連を具体的に説明する。ジルカロイ燃焼の激しさ､発熱の大きさ、水素ガスの発生量などについて、事故の実例を基に、驚きの実体を説明する。先ほど述べた、空洞が出た理由についても説明する。

第5話は、ジルカロイ燃焼の防止方法の説明である。防止対策があるから、僕はジルカロイを最高の燃料被覆管材料だと今でも思っている。この防止策が、既に福島事故で実証されていた、また防止対策には二通りの方法があると言えば、読者は僕の頭脳を疑われるであろう。　だが、僕は正気だ。この話はホームページ第７話までお預けとする。

最終の第8話は、今回の写真分析を通じて僕の頭に浮かんだ随想推理である。随想推理と名付けたのは、基となる写真が実体をどれだけ正確に現しているかが誰にも分からないためで、不確かなものを基に行った推理考証であるためであるが、決して非科学的な書き物ではない。ここでは､1号機炉心溶融の主因であるジルカロイ燃焼が、格納容器の中で大嵐を吹かせたこと、原子力関係者の多くが信じて疑わない、熔融炉心は流れ落ちるとの一般常識が間違いであることの理由を述べ、最後になぜ原子力という科学でこのような間違いが信じられるようになったのかを､僕の原子力での経験を基に反省を述べる。