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  11. 福島第一原子力発電所事故
日本大百科全書(ニッポニカ)

福島第一原子力発電所事故
ふくしまだいいちげんしりょくはつでんしょじこ

東北地方太平洋沖地震の影響により、東京電力福島第一原子力発電所(福島県大熊町・双葉町)で発生し、炉心溶融に至った重大事故。収束前の暫定評価として、国際原子力事象評価尺度(INES:International Nuclear Event Scale)で、もっとも深刻な事故にあたるレベル7に分類されている。
[舘野 淳]

事故の経緯

2011年(平成23)3月11日午後2時46分ごろ、三陸沖を震源とするマグニチュード9.0の東北地方太平洋沖地震が発生し、福島第一原子力発電所で運転中の1~3号機および停止中の4号機に重大な被害をもたらした。地震により1~3号機では自動的に制御棒が挿入され、運転(核反応)は停止した。また、送電線の鉄塔が倒れ外部からの給電が止まり、照明、冷却機能なども停止した。
 核反応が停止しても、放射線により熱の発生は継続し(崩壊熱)、これを除去する冷却機能が失われれば炉心温度は上昇して溶融に至る。これを防止するために準備されていた非常用ディーゼル発電機が自動的に起動して電源を回復し、炉心冷却も始まったが、午後3時35分ごろ津波(第二波)が到達して、発電所地下にあった非常用電源が浸水、すべての交流電源が失われた(全交流電源喪失=ステーション・ブラックアウト)。
 全電源が失われたものの、原子炉内の蒸気でタービンを駆動しポンプを動かす隔離時冷却系(RCIC:Reactor Core Isolation Cooling system)などの、電気を使わない冷却装置が立ち上がり、炉心の冷却を始めた。しかし、これらの装置も順次停止し、炉内の冷却水は高温高圧の蒸気となって逃がし弁・圧力抑制室などを通り格納容器内に吹き出した。こうして冷却水が失われ炉内の水位が下がり、炉心が露出し「空焚き」状態となった。
 炉内の温度が1000℃近くなると燃料棒被覆管のジルコニウムが水と反応し大量の水素ガスが発生する。1800℃付近ではジルコニウムが溶融し、3000℃付近では燃料の二酸化ウラン自体も溶融する。その際燃料ペレット中に閉じ込められていた放射性物質も水蒸気とともに格納容器内に放出される。格納容器が耐圧限界を超えると大破損が起こり、放射性物質は一挙に環境中に放出される。これを防ぐため、格納容器内に溜(た)まった放射性のガスの一部を、人為的に環境に放出するのがベントvent(排気)である。作業員は余震、がれき、高放射線など悪条件のもとで、ベント操作をはじめ電源回復、注水などのシビアアクシデント(過酷事故)対応作業を強いられた。しかしこうした事態はまったく想定されていなかったため、その多くが失敗や後手に回り、事態はますます悪化していった。
 ジルコニウムと水の反応で発生した水素は軽いので原子炉建屋(たてや)上部に溜まり、そこで空気と混合し爆発条件(爆鳴気条件)となり、引火して建屋が次々と爆発・破損した。運転していなかった4号機も爆発した。4号機の爆発は、3号機で発生した水素が4号機建屋にも流れ込んだためとされているが、原因は明らかではない。また2号機では原子炉建屋ではなく格納容器から圧力抑制室に通じる配管で爆発が起きているが、その原因も明らかではない。
 こうした爆発やベントに際して、大量の放射性物質が環境中に放出された。大気中を拡散して広範な地域に放射能汚染をもたらしたのは、揮発性の放射性元素であるヨウ素131(半減期8日、放出量約5×1017ベクレル)、セシウム137(半減期30年、放出量約1×1016ベクレル)、およびセシウム134(半減期2年、放出量約1×1016ベクレル)などである(放出量は3月12日から3月31日までを評価期間とした東京電力による推計)。放射能災害を避けるために約15万人が避難を余儀なくされた。
 溶融した炉心の一部は圧力容器の底を突き抜け、格納容器の底部にとどまっていると考えられる。溶融炉心は今後十年以上にわたって冷却し続けなければならない。東京電力は、原子炉圧力容器→格納容器→原子炉建屋床→タービン建屋床→浄化装置(セシウムなど放射能の一部の除去装置)→原子炉圧力容器という巨大な循環ループを作り溶融炉心の冷却を続けている。上記タービン建屋の床などには事故発生当時炉心冷却のために大量の注水がなされたため、10万トン近い高濃度汚染水が滞留している。建屋の床は地下水脈とつながっており、毎日400トンの地下水が流入している。循環ループ内の水量を増やさないため、増加分を抜き取って敷地内の貯留タンクに溜めており、このため敷地内には汚染水タンクが林立し、増加を続けている。こうした作業のなかで、たびたび漏水事故が発生しており、土壌や地下水の汚染、ひいては海への汚染拡大が懸念される。
 東京電力は中長期ロードマップを作成し、原子炉の解体、溶融炉心(炉心デブリ)の取出しを計画しているが、終了までに30年近くかかるとしており、事故収束の見通しは、まったくたっていない。
[舘野 淳]

シビアアクシデントとしての福島第一原発事故

110万キロワット級の原子炉を1年間運転し停止した直後に炉心に存在する放射能は約6×1020ベクレルと膨大な量であり、その意味できわめて大きな潜在的危険性をもっている。この放射能が炉内に閉じ込められている限り安全は保たれるが、その閉じ込めが容易に破られることを福島事故は証明した。
 核反応のエネルギーを熱エネルギーに転換する原発では、そのいずれかのエネルギーの制御に失敗しても事故が発生する。前者、核反応の制御の失敗が反応度事故(暴走事故。チェルノブイリ原発事故はその例)であり、後者の失敗が冷却材喪失事故(空焚き事故。例はスリー・マイル島事故や福島事故)である。一般に軽水炉の場合は冷却材喪失事故のほうが起こりやすいとされている。これらの事故のなかでも、もっとも深刻なものをシビアアクシデントとよんでいる。
 シビアアクシデントとは「安全設計の評価上想定された手段では適切な炉心の冷却又は反応度の制御ができない事故」と定義されている(「原子力安全に関するIAEA閣僚会議に対する日本国政府の報告書」2011年6月)。つまり設計者が事故を想定して(設計基準事故という)設置した安全装置では収束できない事故である。安全装置がもはや有効に働かないのであるからその収束は人手によるよりほかはない。福島事故ではその人手による収束の努力がすべて失敗に帰し、炉心溶融、水素爆発、ベント失敗、大量の放射能放出など、きわめて深刻なコースをたどってしまった。
 諸外国、とくにチェルノブイリ事故を経験したヨーロッパ諸国では、ベント弁の遠隔操作、電源車の配備などシビアアクシデント対策(シビアアクシデント・マネジメント)が進んでいたが、日本では従来、シビアアクシデントの発生確率はきわめて小さいとして、その対策は電気事業者の自主対応に任されていた。そして、福島事故により、事業者がほとんど対応策をとっていなかったことが明らかになった。福島事故後、2012年9月に発足した原子力規制委員会は、シビアアクシデント対策(規制用語では重大事故対策)の基準を新たに設け、「世界一厳しいシビアアクシデント対策をとった」としている。しかしながら、これは、シビアアクシデントは発生することがないとされていた原発絶対安全論(いわゆる安全神話)の考えから、原発を運転する場合シビアアクシデントの発生は大前提であるという考えへの転換にすぎず、そこには、膨大なリスクを冒してまで原発を運転することの可否を問う姿勢はみられない。
 いったんシビアアクシデントが発生すると、周辺住民への被害はもちろん、当の電力会社、国などに人的・経済的に甚大な損害を与える。さらに使用済み燃料や高レベル廃棄物の処分方法が確立していないこともあわせ考えると、福島事故は、原子力発電のリスクがいかに大きいかを示すとともに、現在の技術状況で原子力発電を続けることの可否の判断を、改めてわれわれに迫る機会となったといえるだろう。
[舘野 淳]

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1. 福島第一原子力発電所事故
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「福島第一原子力発電所事故」の情報だけではなく、「福島第一原子力発電所事故」に関するさまざまな情報も同時に調べることができるため、幅広い視点から知ることができます。
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