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原子炉は人間の干渉なしでどのくらい稼働できますか?

<ブロック引用>

原子炉は人間の介入なしに長期間稼働できますが、そのように設計されていません。自然災害や停電が発生した場合、バックアップ システムが作動して、燃料が枯渇するまで原子炉を安定に保ちます。ただし、バックアップ電源も損なわれると、原子炉は最終的に加熱され、爆発するか、原子炉チャンバーから溶けてしまいます。

「解き放たれた原子の力は、私たちの思考モードを除いてすべてを変えました。その結果、私たちは比類のない大惨事に向かって漂流しています。」-アルバート・アインシュタイン

1986 年 4 月 26 日、世界は最初の大規模な原子力災害を経験しました。これは、ウクライナのチェルノブイリ原発事故に他なりません。災害はひどかったので、放射能を封じ込めるために 50 万人のソ連兵が派遣されました。チェルノブイリは、その名誉のために、小さな原子力発電所ではありませんでした。それは当時最大の原子力発電所の 1 つであり、最高の技術者がそれを維持するために働いていました。現在、チェルノブイリを運転している人がいて、爆発はまだ12時間で発生しました.人間を方程式から除外した場合、原子炉が故障するまでにどのくらいの期間正常に機能しますか?

原子力発電所の働き

私たちの説明では、熱原子炉の働きだけを考えます。熱原子炉は、大きく 3 つの主なカテゴリに分類できます。 収容構造物 主原子炉と蒸気発生器を収容します。構造内に放射線が常に含まれていることを確認するために、常に鉄筋コンクリートで作られた建物です。

原子炉 核分裂が起こる場所です。核分裂は、放射性物質が化学的に分解して極端な熱を発生させる化学プロセスです。この発生した熱は水に伝達され、原子炉内を循環して蒸気発生器に熱を運びます。原子炉内の水は極端な熱にさらされても、決して蒸気にはなりません。これは、水が原子炉内に保たれている圧力が 160 バール (大気圧) であり、蒸気に変化しないためです。

蒸気発生器 原子炉から入ってくる熱を取り除く責任があります。蒸気発生器にも水が含まれていますが、原子炉からの水と蒸気発生器内に存在する水が決して混ざらないことを覚えておく必要があります。これは、原子炉からの水が放射性であり、原子炉から決して離れないためです。蒸気発生器内の水は蒸気に変換され、発生器に運ばれます。

発電機 発電を担っています。これは、蒸気発生器から蒸気を導入する場合に可能です。発生器に入る蒸気は非常に高速で入ります。これは、発電機のタービンを動かすのに役立ち、タービンからの機械エネルギーを電気に変換します。蒸気が発電機のタービンを通過すると、復水器に送られます。

コンデンサー 通常、発電機から出る蒸気と接触する金属パイプのシステムです。その役目は蒸気を冷やすことなので、蒸気は水に戻ります。冷却された水は蒸気発生器に戻されます。蒸気を冷却した後、凝縮器内の水が熱を冷却塔に運びます。 冷却塔 凝縮器から入ってくる水の冷却を処理します。これは通常、タワー内にある大型の機械式ファンの助けを借りて行われます。ただし、扇風機でも時間の経過とともに一定量の水分が蒸発します。冷却塔のもう 1 つの特性は、必要に応じて貯水池から冷水を常に新鮮に供給することです。

人為的なエラーと自然災害から学ぶ

無人原子炉の悲惨な影響の大きさを理解するために、歴史を振り返ってみましょう。史上最大の 2 つの事故、チェルノブイリ を見てみましょう。 そして福島

(写真提供:Garvey STS / ウィキメディア・コモンズ)

チェルノブイリ災害 1986 年 4 月 25 日から 26 日までの 2 日間に及んだ。旧ソ連​​最大の原子力災害と見なされている。それは、現代のウクライナにあるプリピャチの小さな町で発生しました。災害が発生した主な理由は 2 つあります。 1つ目は、ある夜遅くに停電が発生したことを調査する前に、高官がエンジニアに安全システムのスイッチを切るように指示したことです。 2 つ目の原因は、原子炉の炉心に設計上の欠陥があり、エンジニアに提供された安全チェックリストに沿っていない位置に配置されたことです。これらの 2 つの要因が組み合わさって制御不能な核分裂が発生し、その結果、原子炉の炉心が加熱され、壊滅的な爆発が引き起こされました。

チェルノブイリ原子力発電所の第 4 ブロック (写真提供:IAEA Imagebank / Wikimedia Commons)

爆風とその影響は非常に致命的であったため、プリピャチ市は直ちに避難しました。爆風から放射された粉塵は、スウェーデンまで広がった。放射線の影響に対抗するため、ソビエト連邦は放射線の拡散を防ぐために厚さ 200 メートルのコンクリート ドームを建設するために、訓練を受けた 50 万人の軍人を直ちに派遣しなければなりませんでした。 チェルノブイリ 悪かったが、福島災害 世界原子力協会によって、実際にはより高い災害影響評価が与えられています。

地図は、福島第一原発から放射性物質が放出された後、最初の 1 年間に人々が受けるであろう放射線量を示しています。移転に関する EPS のガイドラインは、2000 mR/年 (20 mSv/年) を超えており、赤でマークされた領域です。) (写真提供:原子力事故チーム DoE / ウィキメディア コモンズ)

福島第一災害 福島県の北日本の東海岸で発生した災害の正式名称です。 2011 年 3 月 11 日から 16 日の 6 日間にわたって発生しました。最初の災害は 3 月 11 日に発生し、津波の衝撃波によってマグニチュード 9 の地震が発生しました。これにより、主電源ラインが故障し、原子炉の炉心が破壊されました。すぐにシャットダウンされました。発電機からのバックアップ電力により、冷却システムをオンラインに保つことができました。

エンジニアは、主電源ラインを元に戻す作業を行う時間がありました。しかし、2011 年 3 月 16 日の事態は、誰も予期していなかったものでした。この日、41 メートルの津波が 4 基の原子炉のうち 3 基に衝突しました。これにより、冷却システムを稼働させていたバックアップ発電機がすべて洗い流されました。原子炉炉心の設計が改善されたおかげで、それらは壊れて開くことはありませんでしたが、これにより原子炉チャンバーの底が溶け、燃料がその場所の岩盤に堆積しました。

答えは…..

人為的なエラーと自然災害についてより明確に理解できたので、現代の人間の存在なしに原子炉に何が起こるかについて、現代のシナリオを構築してみましょう.

今日の最先端の制御システムにより、人的エラーが最小限に抑えられます。人間がいなくても、原子力発電所には SCRAM、 などの自動化されたプロトコルがあります。 原子炉を完全にシャットダウンすることができます。制御システムは、メインラインとバックアップ電源が存在する限り、燃料が枯渇するまで原子炉を安定した状態に保つように更新されています。

しかし、自然災害の場合、真っ先に起こるのは主幹線の停電です。バックアップ電源が危険にさらされていなければ、メイン ラインに障害が発生するとすぐに作動します。バックアップの助けにより、主電源ラインに障害が発生した場合でも、冷却システムはオンラインのままです。バックアップ電力が不足するか、バックアップ電力も損なわれます (福島の場合のように) ) 深刻な自然災害によるものです。これは原子炉の炉心の加熱につながり、その時点で 2 つの状況が発生する可能性があります。 チェルノブイリで起きたように、原子炉の設計が脆弱で、爆発につながるかのどちらかです。 または、燃料が原子炉を通って燃焼し、岩盤に浸透します。

上記のシナリオを考えると、無人原子炉が持続する時間は 1 週間です。この時間枠は、福島の失敗のタイムラインを調査した結果、結論付けられました。 そしてチェルノブイリ .

(写真提供:Pixabay /米国エネルギー省 / ウィキメディア・コモンズ)

豆知識:チェルノブイリ原発の底にある核燃料の堆積物、象の足について読んでください!


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