原子力発電所の耐震構造について考えてみた

私は一応建築を学びました。
出来が良すぎて５年で卒業するところを３年と少しで自主的に出てきましたが(^^;;

原発について電力会社は地震に対する強度は確保してあると言います。
どんな担保がされているのか気になったので調べて見ました。

耐震については関西電力のホームページに説明がありました。
耐震設計の考え方

ただしこれは私の求める内容ではありません。

建築物の観点から地震に対しては

1.耐震構造

　　構造の強度を上げ破損を防ぐ考え方

　　基本的に構造を固くするので地震の際の建屋の揺れは大きくなる

2.制震構造

　　構造にダンパーを設け揺れのエネルギーを吸収させ破損を防ぐ

　　耐震構造より一般的に対費用効果が高く、揺れも少なくなる

　　ただし、ダンパーによる耐震なので揺れが無くなることはない

3.免震構造

　　地面から構造物をアイソレーターにより浮かせた構造で地面の揺れを建屋に伝えない

　　ダンパーを併用することにより共振を防ぐことも可能

　　かなり大規模な地震にも対応可能

　　強風などにより揺れが大きくなる場合などがあり、超高層ビルの場合には注意が必要

が挙げられます

いくつか探して見たのですが原子炉建屋がどの構造になっているのかという資料は見当たりませんでした。が、この中では3.の免震構造が最適解のように思えます。

私もそう考えていた一人でした。

原発建屋はせいぜい４〜５階建て規模で超高層ビルはおろか高層ビルにすらならないですから。

ところが3.11以降、色々な方と知り合った中に原発の設計に関わった事のある設計技師の方がいらっしゃいました。その方の話から免震構造ではダメだと分かったのです。

なぜなら、原発は一つの建屋で完結していないからです。

福島第一原発の報道写真を見たことがあれば原発が複数の建屋から成る一大プラントであることが容易にわかります。その建屋間を無数の配管が縦横無尽に走っており、その配管こそが原発の生命線でありウィークポイントだったわけです。

個々の建屋は地面から浮かせ、揺れない構造とした場合、地面と建屋は相対的にバラバラに動いているかのような状態になります。一方で配管は途中を基礎で支持されており建屋とは別の動きをします。これでは地震が起きた際、建屋は無事でも配管はズタボロです。

では1.耐震構造や2.制震構造ならばいいのかと言うとそうでもありません。これらは建屋の構造物の破損は防げますが建屋内の物は保護できるとは限りません。個別に保護する必要がありますが建屋が大きく揺れるので原子炉のような大重量物はその揺れのエネルギーを支えきれなくなるでしょう。なにより建屋同士がバラバラに動くこと、それに対する配管の保護については何ら解決出来ないことについては同様です。

本当に「原発の有効な地震対策」はあるのでしょうか？

どんなに地震対策を施そうが建屋が複数に跨る以上は配管がネックになるのは間違いありません。そのため原発は一つの岩盤（巨大な一枚岩）の上に建設しなければならないのです。

日本にそのような巨大な一枚岩が存在しうるのでしょうか？

日本はよくカンナクズに例えられます。大陸棚の下へ太平洋プレートが沈み込む時、その表面をカンナで削ったかのように表面が剥ぎ取られ地表へと押し上げられて来ます。日本はその削りカスの集合体なわけです。

元々が削りカスの寄せ集めであり強固な岩盤など存在すら怪しいのです。ところがこの狭い日本に54基もの原発が建設されています。

電力会社や政府は原子炉の強度や5重構造についての説明は良くしています。それに反して配管についての説明はありません。

配管は剥き出しの血管です。脳や心臓を強固な鎧で守ってもそれを繋ぐ動脈が剥き出しで果たして無事に済むものでしょうか？

結局のところ一枚岩の上であるという事にしたいわけで断層があるとその仮定も崩れるという事です。

と、ここまで書いてきて耐震構造の話から断層の方へ話が流れそうなのでこのへんで。

以上、専門家の方の知見をお聞かせいただけると嬉しいです。

そのような専門家の方がこの裏寂れたブログにお越しいただけるのかどうかは別問題ですw

使用済み核燃料について

どうも使用済み核燃料の危険性について話が噛み合ないなぁと思ってたんですが（脱原発な方であってもですが）どうも「高い放射線を発する燃えカス」の様にイメージしておられる方が多い様でして。で、自分のメモがてら書いてみようかなと。

まず新しい核燃料（以下、新燃料と記載）の構成ですが、4.5%がウラン235で残りの95.5%がウラン238の物が使われます。この比率は原子炉の構造により若干異なります。ウラン235は核分裂を起こしやすくウラン238はほとんど核分裂を起こさないと言われます。ウラン235は一定以上の量が一カ所に集まると勝手に核分裂を始め臨界状態となってしまうため同位体元素のウラン238で薄められているわけです。この新燃料を核分裂させ莫大な熱量を発生させ湯を沸かしその蒸気でタービンをまわし発電しているのです。つまりエネルギーの取り出し方は蒸気機関車や蒸気船と同じです(^^;;

そうやって核分裂させた燃料ですが使用済みとして取り出された頃にはウラン235は1%程度にウラン238は92%程度に減少しています。その代わりに核分裂による生成物であるプルトニウムやストロンチウム、セシウム、セリウムと言った物が残りの7%程度を占めることになります。この生成物が厄介で剣呑なシロモノで、決して「燃えカス」などではないのです。

これら核分裂生成物はこれ以上核分裂反応は起こしませんが原子として安定もしていません。放射線を撒き散らしながら壊れてゆくのです。よく言われる放射性核種ってやつです。その過程に於いて崩壊熱を発生します。この崩壊熱は核分裂のときに発生する熱量と比べ格段に小さいです、が比べる対象が違い過ぎます。

極端な話、核分裂が無制御に行われれば（つまり臨界を越えれば）その発生熱は数億℃にも達します。コレは重水素などの原子に核融合を起こさせることが出来る程の高熱です。これが水素爆弾の原理です。

一方で崩壊熱はせいぜい数千℃です。しかしここでチョッと考えてみて下さい。一般的な金属の融点は1500℃程度です。つまり放っておくと格納容器を溶解し中の放射性物質が空気中に拡散されることになるのです。メルトダウンの発生です。中のプルトニウムやストロンチウムはウランなどとは比べようも無く毒性が高く放射線も高いのです。こうならない様に使用済み核燃料はプールで冷やし続けなければいけないのです。崩壊は数十年続きその間は冷却を続けなければならないわけです。

また、メルトダウンを起こすばかりではありません。大量の使用済み核燃料が過密に配置されたプールで１本でもメルトダウンが発生すれば他の使用済み核燃料も連鎖的にメルトダウンが進み中のウラン235が溶け出します。これらが狭い箇所に集まれば再臨界の発生、つまり核爆発の怖れすらあります。少量のウラン235の核爆発が引き金となり核分裂を起こしにくい大量のウラン238までが核分裂を起こせばその被害は想像することすら出来ない程の惨事となるでしょう。

たとえ数十年を掛けて崩壊熱が十分に収まったとしても放射性物質が無くなったわけではありません。ウランはもちろんのことセシウムなどの半減期の長い物はまだまだ大量に残っています。これらをガラス固化し地中深く埋めてしまおうと言うのですが、ココにも問題が残っています。

先ず、生命にとって脅威とならないレベルにまで使用済み核燃料の放射線量が落ちるまでに数十万年から数百万年かかると試算されます。しかもガラス固化によりその期間は延びるとも言われています。数十万年。過去に遡ると、今の定説に従えばクロマニヨン人を通り越しネアンデルタール人の時代です。数百万年ともなると猿人でしかありません。

もう一つ、現在のガラス固化技術ではせいぜい1000年程度しか安全に保管出来ません。結果、1000年毎に再度ガラス固化させなければいけないのですが、一度ガラス固化させた物をどうやって再度ガラス固化させるのか、今のところノウハウは無い様です。だいたい1000年後のダレにそれを託すのでしょう？地球歴史的規模で見れば1000年などあっという間でしょうが人間にとっては悠久の時の流れです。1000年前の日本と言えば平安時代にあたります。1000年後の日本人に責任丸投げですか？

そしてもう一つ、日本にはこのガラス固化した使用済み核燃料を安全に保管出来る地層がありません。地上に漏れ出ない様に地下深くに埋める、もしくは格納しなければいけません。が、日本はご存知の通り大陸のプレートと太平洋のプレートがぶつかり合って出来ている島です。そのプレートは歪みながら、ひずみながら、そして激しく裂けながら地中深くマグマ層まで沈み込んでいます。日本の地中深くはズタズタなのです。こんなトコロに核物質を数十万年から数百万年もの間どうやって安全にかつ完全に管理出来るのでしょう？崩壊熱は収まっているはずですが、それも不確実な話で監視を怠ることは出来ません。

たった数ヶ月から数年発電のために使った新燃料は莫大な費用と、とてつもない長い期間を掛けて始末しなければならないのです。余りに馬鹿げた話です。

以上は私が独自に調べてまとめた内容ですので全てが正しいとは限りません。明らかに誤りがあれば訂正したいと思いますのでご指摘頂けると大変ありがたいです。